KR102106041B1 - 토포그래피 측정 시스템 - Google Patents
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Abstract
토포그래피 측정 시스템은 방사선 소스; 제 1 격자; 이미징 광학계; 이동 메커니즘; 검출 광학계; 제 2 격자; 및 검출기를 포함한다. 방사선 소스는 자외선을 포함하는 방사선 빔을 생성하도록 구성되고, 자외선 방사선을 생성하는 발광 다이오드를 포함한다. 제 1 격자는 방사선 빔을 패터닝하도록 구성된다. 상기 이미징 광학계는 기판 상의 타겟 위치에 상기 제 1 격자의 제 1 이미지를 형성하도록 구성된다. 이동 메커니즘은 타겟 위치가 기판에 대해 이동하도록 제 1 격자의 이미지에 대해 기판을 이동시키도록 동작 가능하다. 검출 광학계는 기판의 타겟 위치로부터 방사선을 수용하고 제 2 회절 격자에서 제 1 이미지의 이미지를 형성하도록 구성된다. 검출기는 제 2 격자를 통해 투과된 방사선을 수신하고 출력 신호를 생성하도록 구성된다.
Description
본 출원은 2015 년 12 월 22 일자로 출원된 미국 특허 출원 제 62/271,213 호 및 2016 년 8 월 16 일자로 출원된 미국 특허 출원 제 62/375,774 호의 우선권을 주장하며, 본 명세서에 그 전체가 참조로서 통합된다.
본 기재는 기판의 토포그래피(topography)를 결정하기 위한 측정 시스템에 관한 것으로서, 동 시스템은, 방사선을 제공하는 발광 다이오드를 포함하고, 방사선 빔을 생성하도록 구성된 방사선 소스, 상기 방사선 빔을 패터닝하도록 구성된 제 1 패터닝 디바이스, 상기 기판 상의 타겟 위치에 상기 제 1 패터닝 디바이스의 이미지를 형성하도록 구성된 광학계, 상기 기판의 상기 타겟 위치로부터 반사된 방사선을 수용하고 격자에서 상기 제 1 이미지의 이미지를 형성하도록 구성된 검출 광학계, 및 상기 격자를 통해 전송된 방사선을 수신하고 출력 신호를 생성하도록 구성된 검출기를 포함한다. 측정 시스템은 리소그래피 장치의 일부를 형성할 수 있다.
리소그래피 장치는 기판 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어, 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상에 제공된 방사선 감응재(레지스트)의 층 상에 제 2 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)로부터의 패턴을 투영할 수 있다.
패턴이 제 2 패터닝 디바이스로부터 기판 상에 제공된 방사선 감응재의 층 상으로 투영되기 전에, 기판의 토포그래피(topography)가 측정된다. 이를 달성하기 위해, 이러한 리소그래피 장치에는 전술한 토포그래피 측정 시스템이 제공될 수 있다. 토포그래피 측정 시스템은 기판의 표면에 걸쳐 기판의 높이를 측정한다. 이러한 높이 측정은 기판 상에 패턴의 정확한 투영을 돕는 높이 맵을 형성하는데 사용될 수 있다.
예를 들어, 본 명세서 또는 다른 곳에서 확인되던지 여부와 관계없이, 당해 기술 분야의 하나 이상의 문제를 회피하거나 경감시키는 토포그래피 측정 시스템을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
일 양태에 따르면, 기판의 토포그래피를 결정하기위한 측정 시스템이 제공되며, 상기 시스템은: 방사선 빔을 생성하도록 구성된 방사선 소스 - 상기 방사선 소소는 방사선을 제공하는 발광 다이오드를 포함함 -; 상기 방사선 빔을 패터닝하도록 구성된 제 1 패터닝 디바이스; 상기 기판 상의 타겟 위치에 상기 제 1 패터닝 디바이스의 이미지를 형성하도록 구성된 광학계; 상기 타겟 위치가 상기 기판에 대해 이동하도록 상기 제 1 격자의 이미지에 대해 상기 기판을 이동시키도록 동작 가능한 이동 메커니즘; 상기 기판의 상기 타겟 위치로부터 반사된 방사선을 수용하고 격자(grating)에서 상기 제 1 이미지의 이미지를 형성하도록 구성된 검출 광학계; 및 상기 격자를 통해 전송된 방사선을 수신하여 출력 신호를 생성하도록 구성된 검출기를 포함한다. 발광 다이오드에 의해 제공된 방사선은 주로 자외선 방사선으로 구성될 수 있다. 발광 다이오드에 의해 제공된 방사선은 주로 가시 광선으로 구성될 수 있다. 발광 다이오드에 의해 제공된 방사선은 자외선, 가시 광선, 또는 양자 모두를 포함할 수 있다.
이 양태에 따른 측정 시스템은, 예를 들어 하나 이상의 장점을 가질 수있다. 추가적으로 또는 대안적으로 자외선을 사용하여, 측정 시스템은 가시 광선 및/또는 적외선보다 우수한 측정 성능을 제공 할 수 있다. 또한, 자외선 발광 다이오드와 같은 발광 다이오드(LED)는 가스 방전 램프(예컨대, 크세논 플라즈마 소스)와 같은 다른 공지된 UV 방사선 소스에 비해 하나 이상의 이점을 갖는다. 특히, LED는 수명에 큰 영향을 미치지 않으면서 빠르고 쉽게 켜고 끌 수 있으므로 복잡한 셔터 구성이 필요하지 않을 수 있다. 또한, 발광 다이오드는 일반적으로 더 복잡한 가스 방전 소스보다 저렴하고 광범위하게 이용 가능하다.
방사선 소스는 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 복수의 발광 다이오드 중 적어도 2 개는 상이한 파장 스펙트럼을 가질 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 광대역의 자외선 소스를 발광 다이오드로 형성할 수 있다. 바람직하게는, 이러한 구성은 파장 스펙트럼이 요구 조건에 맞추어 질 수 있는 광대역 자외선 소스가 형성되게 한다. 또한, 이는 복수의 발광 다이오드의 상대적인 세기를 변화시킴으로써 방사선 소스의 스펙트럼을 조정할 수 있게 한다.
상기 복수의 발광 다이오드 각각은 상이한 파장 스펙트럼을 가질 수 있음을 이해할 것이다. 대안적으로, 복수의 발광 다이오드 중 적어도 2 개는 동일하거나 유사한 파장 스펙트럼을 가질 수 있다. 실질적으로 동일한 스펙트럼을 갖는 둘 이상의 발광 다이오드 각각은: (a) 방사선 소스 내에서 일정 수준의 중복성(redundancy)을 허용하고; 및/또는 (b) 각 파장 성분에 대한 출력 세기 또는 출력의 증가된 동작 범위를 허용하고; 및/또는 (c) 각각의 실질적으로 동일한 발광 다이오드가 보다 낮은 세기로 동작할 수 있게 하여, 발광 다이오드의 수명을 증가시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 방사선 소스는 예를 들어 265nm, 280nm, 300nm, 320nm 및 340nm의 중심 파장을 각각 갖는 5 개의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 이러한 중심 파장이 예를 들어 약 405nm, 약 470nm, 약 515nm, 약 612nm, 약 782nm 및/또는 약 880nm 인 다른 중심 파장을 갖는 발광 다이오드가 제 1 광원에서 사용될 수 있다. 약 405 nm의 파장을 갖는 방사선은 보통 보라색으로 인식되고 약 470 nm의 파장을 갖는 방사선은 보통 청색으로 인지된다. 따라서, 약 405nm의 중심 파장을 갖는 발광 다이오드는 흔히 바이올렛 발광 다이오드로 지칭된다. 대안적으로, 바이올렛 발광 다이오드는 때로는 근 UV(near UV) 발광 다이오드라고 불린다. 파장이 470nm 인 발광 다이오드는 종종 청색 발광 다이오드로 불린다. 이를 더욱 더 고려하면, 515 nm의 파장을 갖는 방사선은 보통 시안(cyan)으로 인식되고; 612 nm의 파장을 갖는 방사선은 보통 주황색으로 인지되고; 782 nm의 파장을 갖는 방사선은 적외선 범위에 있다.
방사선 소스는 하나 이상의 복수의 발광 다이오드의 상대 세기를 제어하도록 구성된 조정기구를 더 포함할 수있다.
측정 시스템은, 각각이 복수의 발광 다이오드 중 상이한 하나에 의해 수신되는 복수의 제어 신호를 생성하도록 구성된 제어기를 더 포함할 수 있으며, 각각의 발광 다이오드의 출력 세기 또는 전력은 제어기로부터 수신하는 제어 신호에 의존한다.
따라서, 제어 신호는 발광 다이오드용 구동 신호로서 작용한다. 일 실시 예에서, 제어 신호는 해당 발광 다이오드를, 예를 들어 발광 다이오드가 방사선 빔을 방출하는 "온" 상태와 예를 들어 발광 다이오드가 방사선 빔을 생성하지 않는 "오프" 상태로 스위칭하는 역할을 할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제어 신호는 세기의 범위를 통해 각각의 발광 다이오드의 출력 세기 또는 출력을 제어할 수 있다.
방사선 소스는 복수의 상이한 동작 모드를 가질 수 있고, 방사선 빔의 스펙트럼 세기 분포는 방사선 소스의 선택된 동작 모드에 의존한다. 이러한 구성은 방사선 빔이 각각의 목적을 위해 상이한 스펙트럼 세기 분포를 갖는 복수의 상이한 목적을 위해 측정 시스템이 사용될 수 있게 한다.
제어기는 복수의 동작 모드들 각각에 대해 상이한 세트의 복수의 제어 신호들을 생성하도록 동작할 수 있다. 즉, 각각의 상이한 동작 모드에서, 제어기는 복수의 제어 신호를 생성하도록 동작할 수 있으며, 각각의 제어 신호는 복수의 발광 다이오드 중 다른 하나에 의해 수신된다. 각각의 동작 모드에서, 상이한 세트의 복수의 제어 신호가 생성될 수 있다. 즉, 2 개의 동작 모드의 각 쌍에 대해, 복수의 발광 다이오드 중 하나에 의해 수신되는 복수의 제어 신호 중 적어도 하나는 2 개의 동작 모드에서 상이할 수 있다. 이러한 방식으로, 방사선 빔의 스펙트럼 세기 분포는 제어기의 선택된 작동 모드에 의존한다.
상기 방사선 소스는 제 1 작동 모드 및 제 2 작동 모드를 가질 수 있으며, 상기 제 1 작동 모드에서, 상기 방사선 빔은 제 1 스펙트럼 범위의 방사선을 포함하고, 상기 제 2 작동 모드에서 상기 방사선 빔은 제 2 스펙트럼 범위의 방사선을 포함하고, 제 2 스펙트럼 범위는 제 1 스펙트럼 범위의 하위 범위이다. 이러한 구성은, 측정 시스템의 향상된 성능을 제공할 수 있는 더 큰 스펙트럼 범위를 갖는 제 1 작동 모드; 및 측정 시스템에 의한 레지스트 피복 기판의 사전 노광의 위험을 감소시킬 수 있는 보다 작은 스펙트럼 범위를 갖는 제 2 작동 모드를 제공한다.
부가적으로 또는 대안적으로, 방사선 소스는 제 1 작동 모드 및 제 2 작동 모드를 가질 수 있으며, 제 1 작동 모드에서 방사선 빔은 제 1 스펙트럼 세기 분포를 가지며, 제 2 작동 모드에서 방사선 빔은 상기 제 1 스펙트럼 세기 분포의 보다 낮은 파장 부분에서의 상기 제 1 스펙트럼 세기 분포에 비해 감소된 제 2 스펙트럼 세기 분포를 포함한다. 이러한 구성은 측정 시스템의 향상된 성능을 제공할 수 있는 제 1 스펙트럼 세기 분포를 갖는 제 1 작동 모드; 및 상기 측정 시스템에 의한 레지스트 피복 기판의 사전 노광의 위험을 감소시킬 수 있는 제 2 스펙트럼 세기 분포를 갖는 제 2 작동 모드를 제공한다.
제 2 동작 모드에서, 가장 짧은 중심 파장을 갖는 복수의 발광 다이오드 중 하나 이상은 제 1 동작 모드에 비해 감소된 세기를 갖는다.
측정 시스템은 방사선 빔의 파장 스펙트럼의 하나 이상의 특성을 결정하도록 구성된 스펙트럼 검출기를 더 포함할 수 있으며, 스펙트럼 검출기는 적어도 하나의 검출 소자를 포함한다.
적어도 하나의 검출 소자는 포토 다이오드를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 검출 소자는 검출기에 의해 제공될 수 있다. 즉, 측정 시스템의 검출기는 방사선 빔의 파장 스펙트럼의 하나 이상의 특성을 결정하는데 사용될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 방사선 빔의 파장 스펙트럼의 하나 이상의 특성의 측정은 바람직하게는 일정하거나 알려진 표면을 갖는 기준 기판을 사용하여 이루어진다. 방사선 빔의 파장 스펙트럼의 하나 이상의 특성을 측정하는 동안, 기준 기판은 정지 상태로 유지될 수 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 적어도 하나의 검출 소자는 검출기로부터 분리될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 스펙트럼 검출기는 방사선 빔의 일부를 적어도 하나의 검출 소자로 전환시키도록 배치된 빔 스플리터를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 "빔 스플리터(beam splitter)"라는 용어는 방사선 빔의 일부를 적어도 하나의 검출 소자로 지향시키도록 구성된 임의의 광학계를 커버하도록 의도된다. 상기 방사선 빔의 다른 부분은, 상기 광학 경로가 상기 방사선 소스로부터 상기 검출기까지 연장할 수 있는 상기 측정 시스템의 주 광학 경로를 따라 계속될 수 있다. 따라서, "빔 스플리터"라는 용어는 예를 들어 종래의 빔 스플리터 또는 회절 격자를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, "빔 스플리터"라는 용어는 달리 광학 경로로부터 손실되어, 예를 들어 추가 광학 장치에 의해 수집되어 적어도 하나의 검출 소자로 향하는 일부 표류(strary) 방사선을 생성하는 광학 소자를 포함할 수 있다. 빔 스플리터는 방사선 빔의 일부를 하나 이상의 추가 광학 요소를 통해 직접 또는 간접적으로 적어도 하나의 검출기에 지향시킬 수 있다. 빔 스플리터는 측정 시스템의 임의의 적절한 지점, 예를 들어 방사선 소스와 검출기 사이의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
스펙트럼 검출기는 수신하는 방사선 빔의 일부를 복수의 구성 스펙트럼 성분으로 분리하도록 구성된 분리 광학계; 및 상기 복수의 구성 스펙트럼 성분 중 다른 하나의 스펙트럼의 전력 또는 세기를 결정하도록 동작 가능한 복수의 검출 소자를 포함할 수 있다.
분리 광학계는 프리즘과 같은 분산 광학 요소를 포함할 수 있다. 복수의 구성 스펙트럼 성분 각각은 발광 다이오드 중 상이한 하나로부터 기인한 방사선 빔의 성분에 대응할 수 있다.
스펙트럼 검출기는 방사선 빔의 파장 스펙트럼의 특성을 나타내는 하나 이상의 신호를 출력하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 검출 소자 각각은 분리 광학계로부터 수신하는 방사선 빔의 세기 또는 전력을 나타내는 신호를 출력하도록 동작할 수 있다. 적어도 하나의 검출 요소에 의해 수신되는 방사선 빔의 세기 또는 전력은 방사선 빔의 파장 스펙트럼의 특성과 관련된 정보를 포함한다.
스펙트럼 검출기에 의해 출력된 하나 이상의 신호 각각은 제어기에 의해 수신될 수 있다. 제어 신호는 스펙트럼 검출기에 의해 출력된 하나 이상의 신호에 따라 제어기에 의해 생성될 수 있다.
이러한 방식으로, 측정 시스템은 예를 들어 방사선 빔의 파장 스펙트럼을 안정화시키는데 사용될 수 있는 피드백 제어 루프를 포함한다.
제어기는 각각의 발광 다이오드가 펄스화되도록 복수의 발광 다이오드의 출력을 제어하도록 동작할 수 있다.
각각의 발광 다이오드는 발광 다이오드로부터의 펄스가 상이한 파장 스펙트럼을 갖는 발광 다이오드의 펄스와 위상이 어긋나도록(out of phase) 펄스화 될 수 있다. 이러한 방식으로, 방사선 소스의 출력은 복수의 펄스를 생성할 수 있으며, 펄스는 복수의 상이한 파장을 통해 순환한다. 따라서, 이러한 파장 스위칭은 방사선 빔의 파장 변조를 제공한다.
검출기는 각 펄스를 일시적으로 분해할 수 있다. 이는 복수의 높이 맵들이 단일 측정 시퀀스(즉, 측정 시스템 아래의 기판의 단일 스캔 동안)로부터 결정될 수 있게 하며, 복수의 높이 맵들 각각은 상이한 파장(즉, 상이한 발광 다이오드로부터)을 사용하여 결정된다.
상기 방사선 소스는 상기 복수의 발광 다이오드 각각으로부터의 방사선을 수용하고 상기 복수의 발광 다이오드 각각으로부터의 방사선이 공간적으로 중첩되어 방사선 빔을 형성하도록 상기 광학 시스템을 조합하는 조합 광학계를 더 포함할 수 있다.
조합 광학계는 2 개의 입력 방사선 빔을 수신하고 2 개의 입력 방사선 빔 각각의 일부를 포함하는 적어도 하나의 방사선 빔을 출력하도록 구성된 하나 이상의 다이크로익 미러(dichroic mirrors)를 포함할 수 있다.
조합 광학계는 제 1 패터닝 디바이스에 걸쳐 파장 스펙트럼의 대체로 균일한 공간 분포를 제공하는 조합된 방사선 빔을 생성하도록 동작할 수 있다. 즉, 제 1 패터닝 디바이스 상의 각각의 상이한 공간 위치는 실질적으로 동일한 파장 스펙트럼을 갖는 방사선을 수용한다. 파장 스펙트럼은 임의의 적합한 형태를 가질 수 있다.
상기 방사선 빔은 상기 제 1 패터닝 디바이스를 일반적으로 균일하게 조명할 수 있다.
상기 방사선 빔은 대체로 균일한 각도 분포로 상기 제 1 패터닝 디바이스를 조명할 수 있다.
상기 측정 시스템은 상기 방사선 빔을 상기 제 1 패터닝 디바이스로 전송하도록 구성 된 전송 광학계를 더 포함할 수 있다. 전송 광학계는 광섬유 어레이를 포함할 수 있다. 전송 광학 계는 예를 들어 하나 이상의 거울 및/또는 하나 이상의 렌즈와 같은 하나 이상의 추가 광학 요소를 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
상기 방사선 빔은 200 nm 내지 425 nm 범위의 자외선을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 방사선 빔은 225 nm 내지 400 nm 범위의 자외선을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 방사선 빔은 225 nm 내지 350 nm 범위의 자외선을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 방사선 빔은 350nm 내지 1000nm의 범위 내의 가시 광선 및/또는 방사선을 포함할 수 있다.
상기 측정 시스템은 상기 출력 신호에 따라 상기 기판의 높이를 결정하도록 구성된 프로세서를 더 포함할 수 있다.
또 다른 형태에 따르면, 여기에 기재된 바와 같이 복수의 측정 시스템을 포함하는 측정 장치가 제공된다.
복수의 측정 시스템은 공통의 방사선 소스를 공유할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 본 명세서에 기재된 측정 시스템에 사용하기 위한 방사선 소스가 제공되며, 상기 방사선 소스는: 상이한 파장 스펙트럼을 각각 갖는 복수의 발광 다이오드; 상기 복수의 발광 다이오드들 각각으로부터의 방사선을 수용하고 상기 복수의 발광 다이오드들 각각으로부터의 방사선이 공간적으로 중첩되어 방사선 빔을 형성하도록 상기 광학 요소들을 결합하는 조합 광학계; 및 각각이 복수의 발광 다이오드 중 상이한 하나에 의해 수신되는 복수의 제어 신호를 생성하도록 동작 가능한 제어기 - 각각의 발광 다이오드의 출력 세기 또는 전력은 제어기로부터 수용하는 제어 신호에 의존함 - 를 포함한다.
이와 같은 구성은, 광대역의 자외선 소스로 하여금 발광 다이오드로부터 형성되도록 할 수 있다. 바람직하게는, 이러한 구성은 제어기에 의해 생성된 제어 신호의 적절한 선택에 의해 파장 스펙트럼이 요구 사항에 맞추어 질 수 있는 광대역 자외선 소스가 형성되게 한다. 또한, 이는 복수의 발광 다이오드의 상대적인 세기를 변화시킴으로써 방사선 소스의 스펙트럼을 조정할 수 있게 한다.
방사선 소스는 측정 시스템의 임의의 특징을 적절하게 포함할 수 있다.
방사선 소스는 방사선 빔의 파장 스펙트럼의 하나 이상의 특성을 결정하도록 동작 가능한 스펙트럼 검출기를 더 포함할 수 있다.
스펙트럼 검출기는 적어도 하나의 검출 소자를 포함할 수 있다.
스펙트럼 검출기는 방사선 빔의 일부를 적어도 하나의 검출 소자로 전환시키도록 구성된 빔 스플리터를 포함할 수 있다.
스펙트럼 검출기는, 수신하는 방사선 빔의 일부를 복수의 구성 스펙트럼 성분으로 분리하도록 구성된 분리 광학계; 및 상기 복수의 구성 스펙트럼 성분 중 다른 하나의 스펙트럼 또는 세기를 결정하도록 동작 가능한 복수의 검출 소자를 포함할 수 있다.
스펙트럼 검출기는 방사선 빔의 파장 스펙트럼의 특성을 나타내는 하나 이상의 신호를 출력하도록 동작할 수 있다.
스펙트럼 검출기에 의해 출력된 각각의 신호는 제어기에 의해 수신될 수 있고 제어기에 의해 제어 신호가 생성될 수 있다.
제어기는 각각의 발광 다이오드가 펄스화되도록 복수의 발광 다이오드의 출력을 제어하도록 동작 가능할 수 있다.
발광 다이오드는 하나 이상의 발광 다이오드 각각으로부터의 펄스가 하나 이상의 다른 발광 다이오드와 위상이 맞지 않는 방식으로 펄스화될 수 있다.
방사선 소스는 복수의 상이한 동작 모드를 가질 수 있고, 방사선 빔의 스펙트럼 세기 분포는 방사선 소스의 선택된 동작 모드에 의존한다. 이러한 구성은 방사선 소스가 각각의 목적에 대해 상이한 스펙트럼 세기 분포를 갖는 방사선 빔을 갖는 복수의 상이한 목적을 위해 방사선 소스를 사용하게 할 수 있다.
제어기는 복수의 동작 모드들 각각에 대해 상이한 세트의 복수의 제어 신호들을 생성하도록 동작할 수 있다. 즉, 각각의 상이한 동작 모드에서, 제어기는 복수의 제어 신호를 생성하도록 동작할 수 있으며, 각각의 제어 신호는 복수의 발광 다이오드 중 다른 하나에 의해 수신된다. 각각의 동작 모드에서, 상이한 세트의 복수의 제어 신호가 생성될 수 있다. 즉, 2 개의 동작 모드의 각 쌍에 대하여, 복수의 발광 다이오드 중 하나에 의해 수신되는 복수의 제어 신호 중 적어도 하나는 2 개의 동작 모드에서 상이하다. 이러한 방식으로, 방사선 빔의 스펙트럼 세기 분포는 제어기의 선택된 작동 모드에 의존한다.
상기 방사선 소스는 제 1 작동 모드 및 제 2 작동 모드를 가질 수 있으며, 상기 제 1 작동 모드에서, 상기 방사선 빔은 제 1 스펙트럼 범위의 방사선을 포함하고, 상기 제 2 작동 모드에서 상기 방사선 빔은 제 2 스펙트럼 범위의 방사선을 포함하고, 상기 제 2 스펙트럼 범위는 제 1 스펙트럼 범위의 하위 범위이다. 이러한 구성은 측정 시스템의 향상된 성능을 제공할 수 있는 더 큰 스펙트럼 범위를 갖는 제 1 작동 모드; 측정 시스템에 의한 레지스트 피복 기판의 사전 노광의 위험을 감소시킬 수 있는 보다 작은 스펙트럼 범위를 갖는 제 2 작동 모드를 제공한다.
상기 방사선 소스는 제 1 작동 모드 및 제 2 작동 모드를 가질 수 있으며, 상기 제 1 작동 모드에서 상기 방사선 빔은 제 1 스펙트럼 세기 분포를 가지며, 상기 제 2 작동 모드에서 상기 방사선 빔은 제 2 스펙트럼 세기 분포를 가지며, 상기 제 2 스펙트럼 세기 분포는 상기 제 1 스펙트럼 세기 분포의 보다 낮은 파장 부분에서의 상기 제 1 스펙트럼 세기 분포에 비해 감소된다. 이러한 구성은 측정 시스템의 향상된 성능을 제공할 수 있는 제 1 스펙트럼 세기 분포를 갖는 제 1 작동 모드; 및 상기 측정 시스템에 의한 레지스트 피복 기판의 사전 노광의 위험을 감소시킬 수 있는 제 2 스펙트럼 세기 분포를 갖는 제 2 작동 모드를 제공한다.
제 2 동작 모드에서, 가장 짧은 중심 파장을 갖는 복수의 발광 다이오드 중 하나 이상은 제 1 동작 모드에 비해 감소된 세기를 가질 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템; 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체; 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및 본원에 기재된 바와 같은 측정 시스템 또는 본원에 기재된 측정 장치를 포함할 수 있다.
상이한 양상 및 특징이 함께 조합될 수 있다. 주어진 측면의 특징은 하나 이상의 다른 측면 또는 특징과 조합될 수 있다.
이제, 실시 예가 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 단지 예시로서 설명될 것이다:
도 1A는 일 실시 예에 따른 토포그래피 측정 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 1b는 도 1a의 2 개의 기판 중 어느 하나를 나타낼 수 있는 기판(W)의 평면도를 도시한다.
도 1c는 도 1a의 리소그래피 시스템에 의해 사용될 수 있는 패터닝 디바이스의 평면도를 도시한다.
도 2는 토포그래피 측정 시스템을 보다 상세히 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 토포그래피 측정 시스템의 일부를 형성할 수 있는 일 실시 예에 따른 방사선 소스를 개략적으로 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 방사선 소스의 일부를 형성할 수 있는 빔 조합 광학계를 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 2에 도시된 토포그래피 측정 시스템의 일부를 형성할 수 있는 일 실시 예에 따른 방사선 소스를 개략적으로 도시한다.
도 6a는 제 1 동작 모드에서 도 5의 방사선 소스의 스펙트럼 세기 분포(실선) 및 제 1 동작 모드에서 방사선 소스의 8 개의 발광 다이오드 각각에 대한 스펙트럼 세기 분포를 도시한다.
도 6b는 제 2 동작 모드에서도 5의 방사선 소스의 스펙트럼 세기 분포(실선) 및 제 2 동작 모드에서 방사선 소스의 8 개의 발광 다이오드 각각에 대한 스펙트럼 세기 분포를 도시한다.
도 7은 딥 자외선 및 극 자외선 리소그래피 장치에 사용되는 일부 레지스트에 대한 파장의 함수로서의 흡수 계수를 도시한다.
도 1A는 일 실시 예에 따른 토포그래피 측정 시스템을 포함하는 리소그래피 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 1b는 도 1a의 2 개의 기판 중 어느 하나를 나타낼 수 있는 기판(W)의 평면도를 도시한다.
도 1c는 도 1a의 리소그래피 시스템에 의해 사용될 수 있는 패터닝 디바이스의 평면도를 도시한다.
도 2는 토포그래피 측정 시스템을 보다 상세히 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 토포그래피 측정 시스템의 일부를 형성할 수 있는 일 실시 예에 따른 방사선 소스를 개략적으로 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 방사선 소스의 일부를 형성할 수 있는 빔 조합 광학계를 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 2에 도시된 토포그래피 측정 시스템의 일부를 형성할 수 있는 일 실시 예에 따른 방사선 소스를 개략적으로 도시한다.
도 6a는 제 1 동작 모드에서 도 5의 방사선 소스의 스펙트럼 세기 분포(실선) 및 제 1 동작 모드에서 방사선 소스의 8 개의 발광 다이오드 각각에 대한 스펙트럼 세기 분포를 도시한다.
도 6b는 제 2 동작 모드에서도 5의 방사선 소스의 스펙트럼 세기 분포(실선) 및 제 2 동작 모드에서 방사선 소스의 8 개의 발광 다이오드 각각에 대한 스펙트럼 세기 분포를 도시한다.
도 7은 딥 자외선 및 극 자외선 리소그래피 장치에 사용되는 일부 레지스트에 대한 파장의 함수로서의 흡수 계수를 도시한다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 리소그래피 장치의 사용에 대해 구체적으로 언급하였지만, 본 명세서에 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템의 제조, 가이던스 및 자기 도메인 메모리, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 검출 패턴과 같은 다른 애플리케이션을 가질 수 있음을 이해해야 한다. 당업자는, 이러한 대안적인 어플리케이션의 문맥에서, 여기서의 "웨이퍼" 또는 "다이" 라는 용어의 어떠한 사용도, 더 일반적인 용어인 "기판"또는 "타겟 부"와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급된 기판은 노광 전 또는 후에, 예를 들어 트랙(전형적으로 기판에 레지스트 층을 도포하고, 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴 내에서 공정 처리될 수 있다. 적용 가능한 경우, 본원의 개시는 그러한 및 다른 기판 프로세싱 툴에 적용될 수 있다. 또한, 기판은 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위해 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에서 사용되는 기판이라는 용어는 이미 하나 또는 다수의 프로세싱된 층을 포함하는 기판을 지칭할 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하여 기판의 타겟 부에 패턴을 생성하는데 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭 넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 패턴이 위상-시프팅 피처 또는 소위 어시스트 피처를 포함하는 경우, 기판의 타겟 부에서의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있음을 알아야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟 부에 생성되는 디바이스의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예는 마스크, 프로그래밍 가능한 미러 어레이 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 잘 알려져 있으며 바이너리, 교번 위상 이동 및 감쇠 위상 이동과 같은 마스크 유형은 물론 다양한 하이브리드 마스크 유형을 포함한다. 프로그래밍 가능한 미러 어레이의 예는 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사질 수 있는 작은 거울의 매트릭스 배열을 사용한다. 이러한 방식으로 반사된 빔은 패터닝된다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지한다. 이는 패터닝 디바이스의 방향, 리소그래피 장치의 설계, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지체는 기계, 진공 또는 가령 진공조건 하의 정전 클램핑과 같은 다른 클램핑 기술을 사용할 수 있다. 지지 구조체는 예를 들어 프레임 또는 테이블일 수 있으며, 필요에 따라 고정되거나 이동할 수 있으며, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있도록 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용될 노광 방사선을 위하여, 또는 침지액의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들을 위하여 적합하도록 굴절, 반사, 카타디옵트릭, 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 유형의 투영 시스템을 포괄하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "조명 시스템"이라는 용어는 방사선 빔을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학 구성 요소를 포함하는 다양한 유형의 광학 구성 요소를 포함할 수 있으며, 이러한 구성 요소는 또한 이하에서 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"로 지칭될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 기판이 가령 물과 같이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체에 침지되어 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우는 유형일 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구 수를 증가시키기 위하여 당업계에서 잘 알려져 있다.
도 1A는 특정 실시 예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 다음을 포함한다:
방사선(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)의 빔 PB를 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터) IL;
프레임 MF;
패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크) MA를 지지하는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블) MT;
기판(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼) W1, W2를 각각 유지하도록 구성된 2 개의 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블) WT1, WT2; 및
패터닝 디바이스 MA에 의해 상기 방사선 빔 PB에 부여된 패턴을, 상기 2 개의 기판 테이블 WT1, WT2중 하나에 의해 유지되는 기판 W의 타겟 부 C(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(가령, 굴절 투영 렌즈) PL
프레임(MF)은 진동과 같은 외부 영향으로부터 실질적으로 격리된 진동 격리 프레임이다. 예를 들어, 프레임(MF)은 프레임(MF)을 베이스 프레임의 진동으로부터 격리시키도록 하나 이상의 음향 댐핑 마운트(도시되지 않음)를 통해 지면 상의 베이스 프레임(미도시)에 의해 지지될 수 있다. 하나 이상의 음향 댐핑 마운트는 베이스 프레임 및/또는 격리 프레임(MF) 자체에 의해 도입되는 진동을 격리시키도록 능동적으로 제어될 수 있다.
도 1A에 도시된 듀얼 스테이지 리소그래피 장치에서, 정렬 시스템(AS) 및 토포그래피 측정 시스템(TMS)은 좌측에 제공되고 투영 시스템(PL)은 우측에 제공된다. 투영 시스템(PL), 정렬 시스템(AS) 및 토포그래피 측정 시스템(TMS)은 격리된 프레임(MF)에 연결된다.
지지 구조체(MT)는 제 1 위치 설정 디바이스(PM)를 통해 프레임(MF)에 이동 가능하게 장착된다. 제 1 위치 설정 디바이스(PM)는 프레임(MF)(및 프레임(MF)에 연결된 투영 시스템(PL))에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 이동시키고 그것을 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다.
기판 테이블(WT1, WT2)은 각각 제 1 및 제 2 기판 위치 설정 장치(PW1, PW2)를 통해 프레임(MF)에 이동 가능하게 장착된다. 제 1 및 제 2 기판 위치 설정 장치(PW1, PW2)는 각각 기판 테이블(WT1, WT2)에 의해 유지된 기판(W1, W2)을 이동시키고 프레임(MF)(및 프레임(MF)에 연결된 투영 시스템(PL), 정렬 시스템(AS) 및 토포그래피 측정 시스템(TMS))에 대해 기판(W1, W2)을 정확하게 위치시키도록 사용될 수 있다. 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블들(WT1, WT2)은 집합적으로 객체 테이블들로 지칭될 수 있다. 제 1 및 제 2 기판 위치 설정 장치(PW1, PW2)는, 방사선 빔이 기판(W)의 타겟부(C)를 가로질러 스캐닝하도록 각각 방사선 빔에 대한 스캐닝 경로를 따라 기판 테이블(WT1, WT2)을 이동시키도록 동작가능한 스캐닝 메커니즘으로 고려될 수 있다. 일 실시 예에서, 테이블들(WT1, WT2) 중 하나는 기판을 유지하지 않고, 예를 들어, 다른 테이블(WT1, WT2) 상의 기판의 노광 또는 언로딩과 병행하여, 예를 들어 측정, 클리닝 등에 대신 사용될 수 있다
따라서, 도 1A에 도시된 리소그래피 장치는 듀얼 스테이지 장치로 지칭될 수 있는 2 개의 기판 테이블(WT1, WT2)을 갖는 타입이다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서, 2 개의 기판 테이블(WT1, WT2)은 병행하여 사용되며, 다른 기판 테이블이 노광을 위해 사용되고 있는 동안 기판 테이블 중 하나에서 예비 단계가 수행된다.
도 1A에서, 기판 테이블(WT1)은 좌측에 배치되고 기판 테이블(WT2)은 우측에 배치된다. 이러한 구성에서, 기판 테이블(WT1)은 그 기판(W1)의 노광 전에 정렬 시스템(AS) 및 토포그래피 측정 시스템(TMS)(아래에서 보다 상세히 설명됨)을 사용하여 유지된 기판(W1)과 관련하여 다양한 준비 단계를 수행하는데 사용될 수 있다. 동시에, 기판 테이블(WT2)은 기판 테이블(WT2)에 의해 유지되는 다른 기판(W2)의 노광에 사용될 수 있다. 기판 테이블(WT2)에 의해 유지된 기판(W2)이 노광되고 기판 테이블(WT1)에 의해 유지되는 기판(W1)에 대한 준비 단계가 수행되면, 2 개의 기판 테이블(WT1, WT2)이 위치를 교환한다. 이어서, 기판 테이블(WT1)에 의해 유지된 기판(W1)은 방사선에 노광되고 이전에 방사선에 노광 된 기판 테이블(WT2)에 의해 유지된 기판(W2)이 새로운 기판으로 대체되고 새로운 기판에 대해 다양한 준비 단계가 수행된다.
따라서, 2 개의 기판 테이블(WT1, WT2) 각각은 도 1A의 좌측 또는 우측 중 어느 하나에 배치될 수 있다. 다음에서 달리 언급하지 않는 한, 기판 테이블(WT1)은 일반적으로 좌측에 배치된 기판 테이블을 지칭하고, 기판 테이블(WT2)은 일반적으로 우측에 배치된 기판 테이블을 지칭할 것이다.
도 1B는 도 1A의 2 개의 기판(W1, W2) 중 어느 하나를 나타낼 수 있는 기판(W)의 평면도를 도시한다. 다음에서 달리 언급되지 않는 한, 리소그래피 장치의 좌측 및 우측상의 기판은 기판(W)으로 지칭될 것이다. 도 1C는 패터닝 디바이스(MA)의 평면도를 나타내고, 여기에는 패터닝 디바이스 정렬 마크(도 1A에 박스 M1, M2로 개략적으로 도시됨)가 제공된다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형이다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 위에서 언급된 바와 같은 유형의 프로그래밍 가능한 미러 어레이를 채택하는) 반사형일 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 소스(SO)가 엑시머 레이저 인 경우, 소스(SO) 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 그러한 경우, 상기 소스(SO)는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 고려되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 소스가 수은 램프인 경우, 소스는 장치의 필수적인 부분이 될 수 있다. 일루미네이터(IL)는 방사선 시스템으로 지칭될 수 있다. 대안적으로, 필요하다면 빔 전달 시스템(BD)과 함께 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는 집합적으로 방사선 시스템으로 지칭될 수 있다.
일루미네이터(IL)는 빔의 세기 분포를 변경할 수 있다. 일루미네이터는 일루미네이터(IL)의 퓨필 평면 내의 환형 영역 내에서 세기 분포가 0이 아니도록 방사선 빔의 반경 방향 범위를 제한하도록 구성될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 일루미네이터(IL)는 또한 퓨필 평면 내의 복수의 동일하게 이격된 섹터에서 세기 분포가 0이 아니도록 퓨필 평면에서의 빔 분포를 제한하도록 동작 할 수 있다. 일루미네이터(IL)의 퓨필 평면 내의 방사선 빔의 세기 분포는 일루미네이션 모드라 일컬어 질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 빔의 세기 분포를 조정하도록 구성된 조절기(AM)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외 반경 및/또는 내 반경 크기(일반적으로 각각 σ- 외측 및 σ- 내측으로 지칭됨)가 조정될 수 있다. 일루미네이터(IL)는 또한 일루미네이터의 퓨필 평면에서 빔의 각도 분포를 변화시키도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 일루미네이터(IL)는 세기 분포가 0이 아닌 퓨필 평면 내의 섹터의 수 및 각도 범위를 변경하도록 동작할 수 있다. 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 빔의 세기 분포를 조정함으로써, 상이한 조명 모드가 달성될 수 있다. 예를 들어, 일루미네이터(IL)의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 반경 및 각도 범위를 제한함으로써, 세기 분포는 당 업계에서 알려진 바와 같이, 예를 들어 다이폴, 쿼드러폴 또는 헥사폴 분포와 같은 다중-극 분포를 가질 수 있다. 원하는 일루미네이션 모드는 그 일루미네이션 모드를 일루미네이터(IL)에 제공하는 광학계를 삽입함으로써 얻어질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 빔의 편광을 변경시키도록 동작 가능할 수 있고 조정 수단(AM)을 사용하여 편광을 조정하도록 동작할 수 있다. 일루미네이터(IL)의 퓨필 평면을 가로 지르는 방사선 빔의 편광 상태는 편광 모드로 지칭될 수 있다. 상이한 편광 모드의 사용은 기판(W) 상에 형성된 이미지에서 보다 큰 콘트라스트가 달성되도록 할 수 있다. 방사선 빔은 비 편광될 수 있다. 대안적으로, 일루미네이터(IL)는 방사선 빔을 선형으로 편광 시키도록 배열될 수 있다. 방사선 빔의 편광 방향은 일루미네이터(IL)의 퓨필 평면을 가로 질러 변할 수 있다. 즉, 방사선의 편광 방향은 일루미네이터(IL)의 퓨필 평면 내의 상이한 영역에서 상이할 수 있다. 방사선의 편광 상태는 조명 모드에 따라 선택될 수 있다.
또한, 일루미네이터(IL)는 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 다양한 다른 구성 요소를 포함한다. 일루미네이터(IL)는 그 단면에 원하는 균일 성과 세기 분포를 갖는 컨디셔닝된 방사선 빔(PB)을 제공한다.
컨디셔닝된 방사선 빔(PB)의 형상 및 (공간) 세기 분포는 일루미네이터(IL)의 광학계에 의해 정의된다. 스캔 모드에서, 컨디셔닝된 방사선 빔(PB)은 패터닝 디바이스(MA) 상에 일반적으로 직사각형의 방사선 밴드를 형성할 수 있다. 방사선의 밴드는 노광 슬릿(또는 슬릿)으로 지칭될 수 있다. 슬릿은 더 긴 치수(길이로 지칭될 수 있음) 및 더 짧은 치수(폭으로 지칭될 수 있음)를 가질 수 있다. 슬릿의 폭은 스캐닝 방향(도 1에서 y 방향)에 대응할 수 있고, 슬릿의 길이는 비-스캐닝 방향(도 1에서 x 방향)에 대응할 수 있다. 스캔 모드에서, 슬릿의 길이는 단일 동적 노광에서 노광될 수 있는 타겟부(C)의 비 스캐닝 방향의 범위를 제한한다. 대조적으로, 단일 동적 노광에서 노광될 수 있는 타겟부(C)의 스캐닝 방향에서의 범위는 스캐닝 동작의 길이에 의해 결정된다.
용어 "슬릿", "노광 슬릿" 또는 "대역 또는 방사선"은 리소그래피 장치의 광축에 수직인 평면에서 일루미네이터(IL)에 의해 생성되는 방사선의 밴드를 지칭하기 위해 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 이 평면은 패터닝 디바이스(MA) 또는 기판(W)에 또는 그 근처에 있을 수 있다. "슬릿 프로파일", "방사선 빔의 프로파일", "세기 프로파일" 및 "프로파일"이라는 용어는 특히 스캐닝 방향에서 슬릿의 (공간적) 세기 분포의 형상을 지칭하는 것으로 교환적으로 사용될 있다.
실시 예에서, 일루미네이터(IL)는 2 개의 마스킹 블레이드(도 1A에서 B로 개략적으로 도시됨)를 포함한다. 2 개의 마스킹 블레이드 각각은 일반적으로 슬릿의 길이에 평행하며, 2 개의 마스킹 블레이드는 슬릿의 대향 측면 상에 배치된다. 각각의 마스킹 블레이드는 방사선 빔(PB)의 경로에 배치되지 않은 후퇴 위치와 방사선 빔(PB)을 차단하는 삽입 위치 사이에서 독립적으로 이동 가능하다. 마스킹 블레이드는 일루미네이터(IL)의 필드 평면에 배치된다. 따라서, 마스킹 블레이드를 방사선 빔의 경로 내로 이동시킴으로써, 방사선 빔(PB)의 프로파일이 급격하게 절단되어 스캔 방향으로 방사선 빔(PB)의 필드 범위를 제한할 수 있다. 마스킹 블레이드는 방사선을 받는 노광 영역의 부분을 제어하는 데 사용할 수 있다.
패터닝 디바이스(MA)는 또한 리소그래피 장치의 필드 평면에 배치된다. 일 실시 예에서, 마스킹 블레이드는 패터닝 디바이스(MA)에 인접하여 배치되어 마스킹 블레이드 및 패터닝 디바이스(MA)가 실질적으로 동일한 평면 내에 놓이도록 할 수 있다. 대안적으로, 마스킹 블레이드는 리소그래피 장치의 상이한 필드 평면에 놓이도록 패터닝 디바이스(MA)로부터 분리될 수 있고, 적절한 포커싱 광학계(미도시)가 마스킹 블레이드와 패터닝 디바이스(MA) 사이에 제공될 수 있다.
일루미네이터(IL)는 (도 1A에 개략적으로 도시된) 세기 조절기(1A)를 포함한다. 세기 조절기(1A)는 이제 설명되는 바와 같이 방사선 빔의 대향 측면 상의 방사선 빔을 감쇠시키도록 작동 가능하다. 세기 조절기(1A)는 쌍으로 배열된 복수의 이동 가능한 핑거를 포함하며, 각각의 쌍은 슬릿의 각 측면에 하나의 핑거를 포함한다(즉, 각 핑거 쌍은 y-방향으로 분리된다). 쌍의 핑거는 슬릿의 길이를 따라 배열된다(즉, x-방향으로 연장된다). 각각의 가동 핑거는 독립적으로 스캐닝 방향(y-방향)으로 움직일 수 있다. 즉, 핑거는 슬릿의 길이에 수직인 방향으로 움직일 수 있다. 사용시, 각각의 가동 핑거는 독립적으로 스캐닝 방향으로 이동 가능하다. 예를 들어, 각각의 이동 가능한 핑거는 방사선 빔의 경로에 배치되지 않는 적어도 수축된 위치와 방사선 빔을 부분적으로 차단하는 삽입 위치 사이에서 이동 가능할 수 있다. 핑거를 이동시킴으로써, 슬릿의 형상 및/또는 세기 분포가 조절될 수 있다.
필드는 핑거가 반음영(penumbra )에 있어 방사선 빔(PB)을 급격하게 차단하지 않을 수 있다. 한 쌍의 핑거는 슬릿의 길이를 따라 방사선 빔(PB)의 상이한 레벨의 감쇠를 적용하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 핑거는 슬릿의 폭을 가로 지르는 방사선 빔(PB)의 세기 프로파일의 적분이 슬릿의 길이를 따라 실질적으로 일정하도록 보장하는데 사용될 수 있다.
일루미네이터(IL)를 나가는 방사선 빔(PB)은 지지 구조체(MT) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사한다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로지른 후, 빔(PB)은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔을 포커싱하는 투영 시스템(PL)을 통과한다. 제 2 기판 위치 설정 디바이스(PW2) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스)의 도움으로, 빔(PB)의 경로에 상이한 타겟부(C)를 위치 시키도록, 기판 테이블(WT2)은 프레임(MF)에 대해 정확하게 이동될 수 있다. 유사하게, 제 1 위치 설정 디바이스(PM) 및 (도 1A에 명시적으로 도시되지 않은) 다른 위치 센서는, 가령 마스크 라이브러리에서 기계적으로 검색한 후 또는 스캔하는 동안, 프레임(MF)에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물 테이블(MT, WT1, WT2)의 이동은 위치 결정 장치(PM, PW1 및 PW2)의 일부를 형성하는 장 행정 모듈(조대 위치 설정) 및 단 행정 모듈(미세 위치 설정)의 도움으로 실현될 것이다. 패터닝 디바이스(MA)와 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 사용하여 정렬될 수 있다.
투영 시스템(PL)은 방사선 빔(PB)에 감소 인자(reduction factor)를 적용하여, 패터닝 디바이스(MA) 상의 대응하는 피처보다 작은 피처를 갖는 이미지를 형성할 수 있다. 예를 들어, 감소 계수 4가 적용될 수 있다.
스캔 모드에서, 제 1 위치 설정 디바이스(PM)는 일루미네이터(IL)에 의해 컨디셔닝된 방사선 빔(PB)에 대해 스캐닝 경로를 따라지지 구조체(MT)를 이동 시키도록 동작 가능하다. 일 실시 예에서, 지지 구조체(MT)는 일정한 스캔 속도(vMT)에서 스캐닝 방향으로 선형적으로 이동된다. 전술한 바와 같이, 슬릿은 그 폭이 스캐닝 방향(도 1의 y-방향과 일치함)으로 연장되도록 배향된다. 임의의 경우에, 슬릿에 의해 조명되는 패터닝 디바이스(MA) 상의 각 지점은 투영 시스템(PL)에 의해 기판(W)의 평면 내의 단일 공액 지점(single conjugate point) 상으로 이미징될 것이다. 지지 구조체(MT)가 스캐닝 방향으로 이동함에 따라, 패터닝 디바이스(MA) 상의 지지 구조체(MT)는 지지 구조체(MT)와 동일한 속도로 슬릿의 폭을 가로 질러 이동한다. 특히, 패터닝 디바이스(MA) 상의 각각의 지점은 속도(vMT)에서 스캐닝 방향으로 슬릿의 폭을 가로 질러 이동한다. 이 지지 구조체(MT)의 움직임의 결과로서, 패터닝 디바이스(MA) 상의 각 지점에 대응하는 기판(W)의 평면 내의 공액 지점은 기판 테이블(WT2)의 평면 내의 슬릿에 대해 이동하게 된다.
기판(W) 상에 패터닝 디바이스(MA)의 이미지를 형성하기 위해, 기판 테이블(WT2)은, 패터닝 디바이스(MA) 상의 각각의 포인트의 기판(W)의 평면 내의 공액 지점이 기판(W)에 대하여 일정하게 남아있도록 이동된다. 투영 시스템(PL)에 대한 기판 테이블(WT2)의 속도(크기 및 방향 모두)는 (투영 방향으로) 투영 시스템(PL)의 축소 및 이미지 반전 특성에 의해 결정된다. 특히, 투영 시스템(PL)의 특성이 기판(W)의 평면에 형성된 패터닝 디바이스(MA)의 이미지가 스캐닝 방향으로 반전되는(inverted) 것과 같은 경우, 기판 테이블(WT2)은 지지 구조체(MT)에 반대 방향으로 이동되어야 한다. 기판 테이블(WT2)의 움직임은 지지 구조체(MT)의 움직임에 역-평행해야 한다. 또한, 투영 시스템(PL)이 방사선 빔(PB)에 감소 인수(α)를 적용하는 경우, 주어진 시간 주기에서 각각의 공액 지점에 의해 이동된 거리는 패터닝 디바이스 상의 대응 지점에 의해 α 배만큼 이동된 거리보다 작을 것이다. 따라서 기판 테이블(WT2)의 속도 크기 | vWT | 는 | vMT | / α이어야 한다.
타겟부(C)의 노광 동안, 일루미네이터(IL)의 마스킹 블레이드는 방사선 빔(PB)의 슬릿의 폭을 제어하는데 사용될 수 있으며, 이는 차례로 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W) 각각의 평면 내의 노광 영역의 범위를 제한한다. 즉, 일루미네이터의 마스킹 블레이드는 리소그래피 장치의 시야 조리개(field stop)로서의 역할을 한다.
리소그래피 장치는 스캔 모드를 사용하여, 실질적으로 고정된 영역을 갖는 기판(W)의 타겟부(C)를 방사선에 노광하도록 동작 가능하다. 예를 들어, 타겟부(C)는 하나 또는 수 개의 다이의 일부를 포함할 수 있다. 단일 기판은 복수의 단계들로 방사선에 노광될 수 있으며, 각각의 단계는 기판(W)의 이동에 뒤따르는 타겟부(C)의 노광을 수반한다. 제 1 타겟부(C)의 노광 후에, 리소그래피 장치는 다른 타겟부(C)가 방사선에 노광될 수 있도록 투영 시스템(PL)에 대해 기판(W)을 이동시키도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 기판(W) 상의 2 개의 상이한 타겟부(C)의 노광들 사이에서, 기판 테이블(WT2)은 노광 영역을 통해 스캐닝될 준비가 되도록 다음 타겟부를 위치시키도록 기판(W)을 이동시키도록 작동될 수 있다.
대안적으로, 도시된 장치는 다른 모드에서 사용될 수 있으며, 지지 구조체(MT)는 프로그래밍 가능한 패터닝 디바이스를 유지하면서 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 상기 기판 테이블(WT2)은 상기 빔(PB)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서, 일반적으로 펄스 방사선 소스가 사용되고, 프로그래밍 가능한 제 2 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT2) 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안 연속적인 방사선 펄스들 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이러한 동작 모드는 상술한 바와 같은 유형의 프로그래밍 가능한 미러 어레이와 같은 프로그래밍 가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 무-마스크 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형이 사용될 수 있다.
정렬 시스템(AS)은 좌측 기판 테이블(WT1) 상에 유지되는 기판(W) 상에 제공된 정렬 마크(도 1B의 박스 P1, P2로 개략적으로 도시됨)의 위치를 측정한다. 또한, 토포그래피 측정 시스템(TMS)은 후술되는 바와 같이, 좌측 기판 테이블(WT1) 상에 유지된 기판(W)의 표면의 토포그래피를 측정하는데 사용된다. 제 1 기판 위치 설정 디바이스(PW1) 및 위치 센서(도 1A에 명시적으로 도시되지 않음)는 프레임(MF)(및 정렬 시스템(AS) 및 이에 연결된 토포그래피 측정 시스템(TMS))에 대해 기판 테이블(WT1)을 정확하게 위치시키는데 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 토포그래피 측정 시스템(TMS)은 투영 시스템(PL)의 저부에 인접한 우측에 제공될 수 있다.
각 기판(W)의 표면의 토포그래피는 지금 설명된 바와 같이 토포그래피 측정 시스템(TMS)을 사용하여 결정될 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 토포그래피 측정 시스템(TMS)의 개략도이다. 방사선 소스(2)는 방사선 빔(4)을 생성하도록 구성된다. 광학계(6)는 방사선 빔(4)을 지향 및/또는 포커싱하도록 제공될 수 있다. 방사선 빔(4)은 제 1 패터닝 디바이스(20)에 입사한다. 방사선 빔(4)은 제 1 패터닝 디바이스(20)를 통과할 때 제 1 패터닝 디바이스(20)의 이미지로 패터닝된다. 패터닝된 방사선 빔은 측정 빔(22)으로 지칭될 수 있다(또는 간단하게 방사선 빔으로 지칭될 수 있다).
측정 빔(22)은 기판(12) 상의 타겟 위치(19)에서 제 1 패터닝 디바이스(20)의 이미지를 형성하도록 구성된 광학계(10)를 통과한다. 측정 빔(22)은 입사각(θ)으로 기판(12) 상에 입사한다. 제 1 격자 이미지는 화살표(33)로 표시된 위치에 형성된다.
측정 빔(22)은 기판(12)으로부터 방향 전환(예를 들어, 반사, 회절 등)되어 검출 광학계(14)를 통과한다. 검출 광학계(14)는 재지향된 측정 빔을 수신하고 제 1 격자 이미지의 이미지를 형성하도록 구성된다. 제 1 격자 이미지의 이 이미지는 격자(16)에서 형성된다. 검출기(18)는 격자(16)를 통해 투과된 방사선을 수용하도록 구성된다.
검출기(18)는 2 개의 검출 요소(18a, 18b)를 포함한다. 격자 16)는 검출 광학 계(14)로부터 수신된 방사선을 분할하여 방사선의 일부가 각각의 검출 소자(18a, 18b)로 지향되도록 한다. 각각의 검출 소자(18a, 18b)는 그것에 입사하는 방사선의 세기를 검출한다. 검출기(18)는 2 개의 검출 소자(18a, 18b) 상에 입사하는 방사선의 세기를 나타내는 출력 신호(s1)를 생성한다. 특히, 출력 신호(s1)는 2 개의 검출 소자(18a, 18b) 상에 입사하는 방사선의 세기의 차이를 나타낼 수 있다.
제 2 격자(16)에는 격자 구조가 제공된다. 격자 구조는 예를 들어, 주기적으로 반복되는 단위 셀을 포함할 수 있다. 즉, 1 차원의 경우, 격자 구조는 규칙적인 어레이의 라인을 포함할 수 있다. 제 2 격자(16)는 투과형 격자이다. 그러나, 대안적인 실시 예에서, 제 2 격자(16)는 반사형 격자를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
검출 요소(18a, 18b)는 예를 들어 각각 포토다이오드일 수 있다. 포토다이오드를 사용하는 이점은 포토다이오드가 빠른 응답 시간을 가지며 비교적 낮은 비용을 갖는다는 것이다. 대안적으로, 검출기는 예를 들어 전하 결합 소자(CCD), 능동 화소 센서(APS) 또는 임의의 다른 적절한 형태의 이미징 검출기와 같은 이미징 검출기를 포함할 수 있다. 이미징 검출기가 사용되는 그러한 실시 예에 있어서, 이미징 검출기로부터의 출력은 입사 방사선의 세기를 나타내는 값으로 변환될 수 있다. 이미징 검출기는 포토다이오드보다 느린 응답 시간을 가질 수 있어, 기판(12)의 토포그래피가 측정될 수 있는 속도를 감소시킬 수 있다.
기판(12)의 토포그래피가 결정되기 전에, 하나 이상의 예비 측정이 토포그래피 측정 시스템(TMS)을 사용하여 이루어질 수 있다. 토포그래피 측정 시스템(TMS)은 기판(12)의 높이 맵을 결정하기 위해 기판(12) 상의 복수의 지점에서 기판(12)의 높이를 측정하는데 사용될 수 있다. 토포그래피 측정 시스템(TMS)는 예를 들어 ± 2.5㎛ 오더의 제한된 측정 범위를 가질 수 있다. 기판(12)의 토포그래피가 결정되기 전에(즉, 높이 맵이 결정되기 전에), 토포그래피 측정 시스템(TMS)은 기판(12)의 상부 표면이 토포그래피 측정 시스템(TMS)의 측정 범위 내에 있음을 보장할 (z 방향으로의) 기판 테이블(WT1)의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 이는 "웨이퍼 캡처"라고 칭해진다. 웨이퍼 캡처는 x-y 평면에서 기판(12) 상의 고정된 위치에서 수행될 수 있는 반면, 기판 테이블(WT1)(따라서 기판(12))은 z- 방향으로 이동된다. 웨이퍼 캡처 동안, 방사선 소스(2)(측정 빔(22))로부터의 방사선은 기판(12)에 입사한다.
부가적으로 또는 대안적으로, 기판(12)의 토포그래피가 결정되기 전에(즉, 높이 맵이 결정되기 전에), 토포그래피 측정 시스템(TMS)이 기판(12)의 하나 이상의 다른 특성을 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 토포그래피 측정 시스템(TMS)는, 예를 들어 (일반적으로 원형인) 기판(12)의 에지를 결정함으로써 xy 평면에서 기판(12)의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다.
일단 하나 이상의 예비 측정이 이루어지면, 기판(12)의 토포그래피를 결정하기 위해, 제 1 기판 위치 설정 장치(PW1)가 기판(12)을 이동시키는데 사용되어, 방사선 빔(22)을 수신하는 기판(12) 상의 타겟 위치(19)가 변경된다. 제 1 기판 위치 설정 장치(PW1)는 제 2 기판 위치 설정 장치(PW2)에 의해 수행되는 투영 시스템(PL)에 대한 기판의 움직임과 유사한 방식으로 토포그래피 측정 시스템(TMS)에 대해 기판(12)을 이동시키도록 작동될 수 있다.
기판(12)이 패터닝 디바이스(20)의 이미지(33)에 대해 선형으로 이동함에 따라, 격자(16)에서의 검출된 신호는 기판(12)의 토포그래피와 패터닝 디바이스(20)의 이미지(33)와의 컨볼루션에 직접 비례하는 것으로 간주될 수 있다. 기판(12)이 패터닝 디바이스 이미지(33) 아래에서 스캐닝됨에 따라, 기판의 높이의 변화는 격자(16)에서의 방사선의 위상 분포의 변화를 야기한다. 격자(16)는 위상 분포의 이들 변화를 검출기(18)에서의 방사선 세기의 변화로 변환한다. 기판(12)의 높이의 변화는 격자(16)에서의 패터닝 디바이스(20)의 이미지가 (격자(16)에 대해) 이동하게 한다. 격자(16)에서의 이미지의 이러한 이동은 격자(16)에 의해 2 개의 검출 소자(18a, 18b)에 의해 검출된 세기 불균형으로 변환된다. 결과적으로, 검출기(18)로부터 출력된 신호(s1)는 기판(12)의 높이를 나타낸다.
출력 신호(s1)는 프로세서(PR)에 의해 수신된다. 검출기(18)로부터의 신호 출력은 기판(12)의 높이를 결정하기 위해 프로세서(PR)에 의해 분석될 수 있다. 프로세서(PR)는 기판(12)의 토포그래피의 맵을 생성하는데 사용될 수 있다. 프로세서(PR)는 메모리를 포함할 수 있고 전체 기판(W)의 토포그래피에 관한 정보를 저장하도록 동작할 수 있다. 기판(W)의 표면의 토포그래피는 높이 맵(height map)으로 지칭될 수 있다.
(도 1A의 우측상의) 기판(W)의 노광 동안, 투영 시스템(PL)의 초점면에 기판(W)을 유지하는 것이 바람직하다. 이를 달성하기 위해, 기판 테이블(WT2)은 z 방향으로 이동될 수 있고, 기판 테이블(WT2)의 이동은 (토포그래피 측정 시스템(TMS)에 의해 이전에 결정된 바와 같이) 기판(W)의 표면의 토포그래피에 의존하여 결정된다.
프로세서(PR)는 디지털 신호 처리 시스템으로 고려될 수 있다. 프로세서(PR)는 예를 들어, 하나 이상의 마이크로 프로세서 또는 하나 이상의 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 등을 포함할 수 있다. 프로세서(PR)는 토포그래피 측정 시스템(TMS) 전용 시스템일 수 있다. 대안적으로, 프로세서(PR)는 도 1A의 리소그래피 장치 내의 다른 기능 모듈들로부터의 디지털 신호들을 또한 처리하는 보다 일반적인 시스템일 수 있다. 예를 들어,도 1A에 도시 된 바와 같이, 프로세서(PR)는 또한 정렬 시스템(AS)으로부터 신호(s2)를 처리할 수 있다.
프로세서(PR)는 정렬 시스템(AS) 및 토포그래피 측정 시스템(TMS)으로부터의 데이터 외에도, 제 1 기판 위치 설정 장치(PW1)로부터 기판 테이블(WT1) 위치 정보(도 1A의 신호(s3) 참조)를 수신한다. 기판이 기판 테이블(WT1)에 (통상적으로 클램프를 통해) 고정되기 때문에, 기판 테이블(WT1)에 관한 위치 정보는 기판(W)에 관한 위치 정보로서 간주될 수 있다.
복수의 토포그래피 측정 시스템(TMS)이 제공될 수 있다. 즉, 복수의 방사선 빔(4)이 생성될 수 있으며, 각각은 상이한 광학계(6)에 의해 상이한 패터닝 디바이스(20) 상으로 지향 및/또는 포커싱되어 복수의 측정 방사선 빔(22)을 생성할 수 있다. 제 1 패터닝 디바이스들(20) 모두는 단일 레티클 상에 제공될 수 있다. 그런 다음 각각의 측정 방사선 빔(22)은 상이한 조명 광학계(10)를 통과하여 기판(12) 상의 다수의 타겟 위치를 조명할 수 있다. 복수의 토포그래피 측정 시스템(TMS)을 사용하는 그러한 실시 예에서, 복수의 방사선 소스가 복수의 방사선 빔(4)을 생성하는데 사용될 수 있으며, 각각의 방사선 소스는 상이한 토포그래피 측정 시스템(TMS)에 대한 방사선 빔(4)을 생성하도록 동작 가능하다. 대안적으로, 방사선 소스에 의해 생성된 방사선의 일부를 토포그래피 측정 시스템(TMS) 각각에 분배하도록 구성된 광학계와 조합하여, 단일 방사선 소스가 사용될 수 있다.
이러한 방식으로, 기판(W)의 복수의 타겟 위치(또는 "스폿")가 방사선 빔에 의해 조명될 수 있다. 예를 들어, 기판(W) 상에 10 내지 100 스폿의 오더가 조명될 수 있다. 이 복수의 스폿들은 기판(W)의 비-스캐닝 방향으로 연장될 수 있고, 예를 들어 기판의 단일 타겟부(C)에 걸쳐 있을 수 있다(도 1B 참조).
다중 검출기(18) 및 다중 격자(16)는 측정 방사선 빔을 검출하고 출력 신호(s1)를 제공하는데 사용될 수 있다. 프로세서(PR)는 출력 신호(s1)를 수신하여 이들을 기판 높이 측정치로 변환할 수 있다. 프로세서(PR)는 측정치를 사용하여 기판(12)에 대한 높이 맵을 생성할 수 있다. 이러한 방식으로 다수의 측정 방사선 빔을 사용하는 것은 기판(12)에 대한 높이 맵이 보다 신속하게 생성될 수 있기 때문에 유리하다(기판이 더 적은 스트로크로 스캐닝될 수 있게 한다). 복수의 토포그래피 측정 시스템(TMS)은 토포그래피 측정 장치로 지칭될 수 있다.
일 실시 예에서, 프레임(MF)과는 별도로 제공될 수 있는 단일 방사선 소스는 광섬유 어레이를 조명한다. 각각의 광섬유는 방사선 소스에 의해 출력된 방사선의 일부를 하나 이상의 광학계(6)에 전송한다. 일 실시 예에서, 복수의 그러한 광섬유가 각각의 광학계(6)에 제공된다. 바람직하게는, 광섬유는 조명 광학계(10)의 초점면을 벗어나도록 배치되어(즉, 광섬유가 제 1 격자(20)와 동일한 평면에 배치되지 않음), 토포그래피 측정에 영향을 주지 않는다.
방사선 빔(4)은 패터닝 디바이스(20)를 대체로 균일하게, 그리고 일반적으로 균일한 각도 분포로 조명할 수 있다. 이를 달성하기 위해, 프레임(MF)과 별도로 제공될 수있는 방사선 소스(2)는 광섬유 어레이를 일반적으로 균일하게 그리고 일반적으로 균일한 각도 분포로 조명할 수 있다.
일반적으로, 기판은 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위해 복수의 패터닝된 층이 제공될 것이다. 각 층은 패터닝된 층을 투영하여 기판 상의 레지스트를 노광시킨 다음 기판을 처리함으로써 형성된다. 처리는 예를 들어 레지스트를 에칭하는 단계, 에칭에 의해 형성된 리세스에 재료를 증착하는 단계, 및 기판을 폴리싱하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 기판 상에 패턴화된 재료의 층을 형성한다. 층의 두께는 수행되는 처리에 따라 달라지며 층마다 다를 수 있다. 기판 상의 패터닝된 층들의 세트는 스택(stack)으로 지칭될 수 있다. 리소그래피 장치는 광범위하게 변하는 조성의 스택을 갖는 기판 상으로 패턴을 투영할 수 있어야 한다. 토포그래피 측정 시스템(TMS)는 예상 스택 조성에 대한 기판 토포그래피를 측정할 수 있다. 명료하게 하기 위해, 기판 토포그래피 측정 시스템(TMS)은 레벨 감지 시스템 또는 레벨 센서로 지칭될 수도 있다. 공지된 바와 같이, 레벨 센서는 기판의 높이 맵을 만드는데 사용된다.
임의의 적절한 입사각(θ)이 선택될 수 있다. 측정 빔(22)이 기판 스택 내로 침투하면 높이 측정에 오차를 유발할 수 있는 간섭 효과가 발생할 수 있다. 발생하는 침투의 정도는 측정 빔의 파장, 편광 및 입사각에 따라 달라진다. 일반적으로, 측정 빔(22)의 침투 깊이는 감소하는 파장에 대해 감소하고 증가하는 입사각(θ)에 대해 감소한다.
입사각을 증가시키는 것은 기판(12) 서브 구조 내로 측정 빔(22)의 침투 깊이를 감소시킨다. 이는 스택 반사가 적게 발생하고 반사된 측정 빔에서 발생하는 간섭 효과를 피하거나 줄임을 의미한다. 서로 다른 스택 반사로 인한 간섭 효과를 피하거나 줄임으로써 토포그래피 측정의 프로세스 종속 오류가 감소되고 토포그래피 측정 시스템의 정확도가 향상된다. 그러나, 입사각(θ)을 증가시키는 것은 또한 제 1 격자 이미지(33)의 크기를 증가시키며, 이는 토포그래피 측정 시스템(TMS)의 해상도를 감소시킬 수 있다. 기판(12) 상에 형성된 제 1 격자 이미지(33)의 크기는, 예를 들어, 방사선 빔(22)의 직경 d와 입사각 θ의 코사인, 즉 d/cos(θ)의 비율에 의해 주어질 수 있다. 일부 실시 예에서, 토포그래피 측정 시스템(TMS)에 사용되는 입사각(θ)은 70° 내지 85°의 범위에 있을 수 있다. 예시의 용이함을 위해, 단지 개략적인 도식인 도 2는 70° 내지 85°의 범위에서 입사각(θ)을 나타내지 않고 대신에 더 작은 각도를 묘사함에 주의해야 한다.
상이한 스택 층으로부터의 반사에 의해 야기된 간섭 효과가 방사선 파장의 범위에 걸쳐 근사적으로 평균화될 수 있기 때문에, 광대역 방사선은 토포그래피 측정의 정확성을 증가시키기 위해 이용될 수 있다. 또한, 자외선은 가시 광선 및/또는 적외선 방사선의 사용과 비교하여 토포그래피 측정 시스템(TMS)의 더 우수한 성능(즉, 기판(12)의 측정된 높이와 실제 높이 사이의 더 작은 오프셋)을 제공할 수 있다. 따라서, 토포그래피 측정 시스템(TMS)에 대해, 예를 들어 200-425 nm 범위의 광대역 자외선을 제공하는 방사선 소스(2)를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 이러한 방사선 소스의 세기는 기판 상의 레지스트를 노광시키지 않을 정도로 충분히 낮을 것이 바람직하다. 이를 달성하기 위해, 출력이 쉽게 제어될 수 있는 방사선 소스(2)를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
실시 예는 방사선 소스(2)가 자외선 방사선을 출력하도록 동작 가능한 발광 다이오드를 포함하는 토포그래피 측정 시스템(TMS)에 관한 것이다. 특히, 그들은 방사선 소스(2)가 복수의 발광 다이오드를 포함하고, 복수의 발광 다이오드 중 적어도 2 개가 상이한 파장 스펙트럼을 갖는 토포그래피 측정 시스템(TMS)에 관한 것이다.
이러한 배열은 광대역 자외선 소스가 발광 다이오드로부터 형성되도록 한다. 바람직하게는, 이러한 구성은 파장 스펙트럼이 제어될 수 있고 요구 조건에 맞추어 질 수 있는 광대역 자외선 소스(2)가 형성되는 것을 허용한다. 예를 들어, 방사선 소스(2)의 스펙트럼은 복수의 발광 다이오드의 상대 세기를 변화시킴으로써 조정될 수 있다.
자외선 발광 다이오드는 비교적 새로운 고상(solid state) 기술이며, 최근 수년 내 이 분야에서, 특히 그 출력 전력(즉, 발광 다이오드 외부 효율)과 관련하여 현저한 진전이 있었다. 자외선 발광 다이오드는 즉시 켜지거나 꺼질 수 있고 충격에 강할 수 있는 맞춤형 파장으로 사용할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 토포그래피 측정 시스템(TMS)을 위한 방사선 소스(100)의 개략도이다. 예를 들어, 방사선 소스(100)는 도 2에 도시된 방사선 소스(2)에 대응할 수 있다.
방사선 소스(100)는 복수의 발광 다이오드(101-105)를 포함한다. 각각의 발광 다이오드(101-105)는 자외선을 포함하는 방사선 빔(B1-B5)을 생성하도록 동작 가능하다. 복수의 발광 다이오드(101 내지 105) 각각은 상이한 파장 스펙트럼을 갖는다. 즉, 각각의 방사선 빔(B1-B5)의 중심 파장이 다르다. 하나의 특정 실시 예에서, 방사선 빔 B1은 265nm의 파장을 가지며, 방사선 빔 B2는 280nm의 파장을 가지며, 방사선 빔 B3은 300nm의 파장을 가지며, 방사선 빔 B4는 320nm의 파장을 가지며, 방사선 빔 B5는 파장 340 nm의 파장을 갖는다. 도 3에 도시된 특정 실시 예가 5 개의 발광 다이오드를 포함하지만, 다른 실시 예는 5 개 이하 또는 5 개 이상의 발광 다이오드를 포함할 수 있음을 알 것이다. 선택적으로, 515 nm, 612 nm, 782 nm 및/또는 880 nm의 파장을 갖는 발광 다이오드가 사용될 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 특정 실시 예에서, 복수의 발광 다이오드(101-105) 각각은 상이한 파장 스펙트럼을 가지지만, 일부 대안적인 실시 예에서는 적어도 일부의 발광 다이오드가 동일하거나 유사한 파장 스펙트럼을 가질 수 있다. 예를 들어, 다른 실시 예에서, 도 3에 도시된 발광 다이오드들(101-105) 각각은 한 쌍의 동일한 발광 다이오드들로 대체될 수 있다(즉, 10 개의 발광 다이오드들이 존재하도록). 이는 방사선 소스(100)의 세기를 증가시킬 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 그것은 각각의 발광 다이오드가 보다 낮은 동작 전류에서 동작할 수 있게 하여, 방사선 소스(100) 내의 각각의 발광 다이오드의 수명을 증가시킬 수 있다.
방사선 소스(100)는 제어기(110)를 더 포함한다. 제어기(110)는 복수의 제어 신호(111-115)를 생성하도록 동작 가능하고, 각각은 복수의 발광 다이오드(101-105) 중 다른 하나에 의해 각각 수신된다. 제어 신호(111-115)는 발광 다이오드(101-105)에 대한 구동 신호로서 작용한다. 발광 다이오드(101 내지 105)에 의해 출력된 방사선 빔(B1 내지 B5) 각각의 세기 또는 전력은 제어기(110)에 의해 생성된 각각의 제어 신호(111 내지 115)에 의존한다.
일 실시 예에서, 제어 신호(111-115)는, 예를 들어, 발광 다이오드(101-105)가 방사선 빔(B1-B5)을 방출하는 "온" 상태와, 예를 들어, 발광 다이오드(101-105)가 방사선 빔을 생성하지 않는 "오프" 상태 사이에서 대응하는 발광 다이오드(101-105)를 스위칭하도록 작동할 수 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 제어 신호(111-115)는 값의 범위를 통해 발광 다이오드(101-105) 각각의 출력 세기 또는 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호(111-115)의 적절한 선택에 의해, 제어기(110)는 연속적인 범위의 값을 통해 방사선 빔(B1 내지 B5) 각각의 출력 세기 또는 출력을 제어하도록 동작할 수 있다. 발광 다이오드(101 내지 105)의 출력 세기 또는 출력에 대한 이러한 연속적인 제어는 당업자가 알 수 있는 바와 같이 다수의 상이한 방식으로 달성될 수 있다.
예를 들어, 각각의 발광 다이오드(101-105)를 통과하는 전류는 제어 신호(111-115)에 독립적으로 변화될 수 있다.
대안적으로, 각각의 발광 다이오드(101-105)는 그 출력 방사선 빔(B1-B5)이 복수의 펄스를 포함하도록 펄스화될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 방사선 빔(B1-B5) 각각의 (평균) 출력 세기 또는 전력에 대한 제어는 펄스 폭 변조에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 발광 다이오드(101-105)는 기판(12) 상의 각 포인트가 다수의 펄스(예를 들어, 100 이상 또는 1000 이상)를 수신할 정도로 충분히 높은 주파수에서 펄스화될 수 있다. 각각의 발광 다이오드(101 내지 105)가 펄스화되는 듀티 사이클을 변화시킴으로써, 적합한 시간주기 동안 평균화되거나 적분될 때 발광 다이오드(101 내지 105) 각각의 세기(또는 전력)가 제어될 수 있다.
대안적으로, 각각의 발광 다이오드(101 내지 105)는 가변 감쇠기를 포함할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 제어기(110)에 의해 출력된 제어 신호(101-115)는 각각의 발광 다이오드(101-105)의 감쇠 레벨을 결정할 수 있다.
대안적으로, 각각의 분리된 파장 성분에 대해 복수의 동일한 발광 다이오드를 포함하는 실시 예에 있어서, 각각의 분리된 파장 성분에 대한 출력은 동작중인 파장의 발광 다이오드의 수를 변화시킴으로써 제어될 수 있다.
제어기(110)는 예를 들어, 하나 이상의 마이크로 프로세서 또는 하나 이상의 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 등을 포함할 수 있다. 제어기(110)는 메모리를 포함할 수 있다. 제어기(110)는 방사선 소스(110)에 전용인 시스템일 수 있다. 대안적으로, 제어기(110)는 도 1A의 리소그래피 장치 내의 다른 기능 모듈들도 또한 취급하는 보다 일반적인 시스템일 수 있다. 일 실시 예에서, 제어기(110) 및 프로세서(PR)는 단일 프로세서 또는 제어기에 의해 제공된다.
방사선 소스(100)는 조합 광학계(120)를 더 포함한다. 조합 광학계(120)는 복수의 발광 다이오드(101 내지 105) 각각에 의해 출력된 방사선 빔(B1 내지 B5)을 수신하도록 구성된다. 조합 광학계(120)는 복수의 방사선 빔(B1-B5) 각각을 조합하고 단일 방사선 빔(121)을 출력하도록 동작한다.
조합 광학계(120)는 하나 이상의 다이크로익 미러를 포함할 수 있으며, 각각은 2 개의 입력 방사선 빔을 수신하고 2 개의 입력 방사선 빔의 각각의 일부를 포함하는 1 이상의 방사선 빔을 출력하도록 구성된다. 이러한 구성은 도 4에 도시되어 있다.
도 4는 2 개의 입력 방사선 빔(210, 220)을 수신하도록 구성된 다이크로익 미러(200)를 도시한다. 다이크로익 미러(200)(빔 스플리터로도 알려짐)는 교차 평면(203)에서 만나는 2 개의 부분(201, 202)을 포함한다. 각각의 입력 방사선 빔(210, 220)은 교차 평면(203)에 입사한다. 각각의 입력 방사선 빔(210, 220)의 제 1 부분(211, 221)은 교차 평면(203)에서 반사되어 다이크로익 미러(200)를 나가게 된다. 각각의 입력 방사선 빔(210, 220)의 제 2 부분(212, 222)은 교차 평면(203)을 통과하여 다이크로익 미러(200)를 나가게 된다. 제 1 입력 방사선 빔(210)의 제 1 부분(211) 및 제 2 방사선 빔(220)의 제 2 부분(222)은 제 1 출력 방사선 빔(230)을 형성한다. 유사하게, 제 1 방사선 빔(210)의 제 2 부분(212) 및 제 2 방사선 빔(220)의 제 1 부분(221)은 제 2 출력 방사선 빔(240)을 형성한다.
도 4에 도시된 이러한 다이크로익 미러(200)의 특성은 출력 방사선 빔(230, 240) 중 하나를 적어도 부분적으로 억제하도록 2 개의 입력 방사선 빔(210, 220)의 파장에 대해 조정될 수 있다. 이러한 구성은 2 개의 입력 방사선 빔의 조합을 포함하는 하나의 주 출력 방사선 빔을 생성할 것이다. 예를 들어, 교차 평면(203)에 코팅이 제공된다. 이 코팅의 재료 및 두께는 예를 들어, 제 1 입력 방사선 빔(210)의 파장을 갖는 방사선에 대해 높은 투과율을 가지며 제 2 입력 방사선 빔(220)의 파장을 갖는 방사선에 대해 높은 반사율을 갖도록 선택된다. 이러한 구성으로, 제 1 및 제 2 입력 방사선 빔(210, 220)으로부터의 방사선의 대부분이 제 2 출력 방사선 빔(240)에 기여하고 제 1 출력 방사선 빔(230)은 억제된다. 대안적으로, 교차 평면(203)에서 코팅의 특성은 제 2 출력 방사선 빔(240)이 억제되고 제 1 및 제 2 입력 방사선 빔(210, 220)으로부터의 방사선의 대부분이 제 1 출력 방사선 빔(230)에 기여하도록 선택될 수 있다. 대안적인 실시 예에서, 도 4에 도시된 다이크로익 미러(200)에 대한 큐브 배열은 적절한 광학 특성을 갖는 플레이트로 대체될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
조합 광학계(120)는 패터닝 디바이스(20) 상에 파장 스펙트럼의 대체로 균일 한 공간 분포를 제공하는 조합된 방사선 빔(121)을 생성하도록 동작할 수 있다. 즉, 패터닝 디바이스(20)(또는 하나 이상의 토포그래피 측정 시스템(TMS)을 포함하는 실시 예에 대한 각각의 제 1 격자(20)) 상의 각각의 상이한 공간 위치는 실질적으로 동일한 파장 스펙트럼을 갖는 방사선을 수용한다.
선택적으로, 토포그래피 측정 시스템(TMS)은 지금 설명된 바와 같이 스펙트럼 검출기를 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 스펙트럼 검출기는 토포그래피 측정 시스템(TMS) 내의 방사선 빔의 파장 스펙트럼의 특성을 결정하도록 동작할 수 있다. 도 3에 도시된 실시 예에서, 방사선 소스(100)는 빔 스플리터(130), 분리 광학계(140) 및 복수의 포토다이오드(151-155)를 더 포함한다.
빔 스플리터(130)는 방사선 빔(121)의 일부를 분리 광학계(140)로 방향 전환하도록 배치될 수 있다. 방사선 빔(121)의 나머지는 빔 스플리터(130)에 의해 전달될 수 있고 방사선 소스(100)의 출력 방사선 빔(Bout)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 일 실시 예에서, 방사선 빔(121)에 포함된 방사선의 99 %는 출력 방사선 빔(Bout)으로서 출력될 수 있고, 방사선 빔(121)의 1 %는 빔 스플리터(130)에 의해 분리 광학계(140)로 전환될 수 있다.
분리 광학계(140)는 수신하는 방사선 빔(121)의 부분(122)을 복수의 구성 스펙트럼 성분으로 분리하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 분리 광학계(140)는 프리즘과 같은 분산 광학 소자를 포함할 수 있다. 특히, 분리 광학계(140)는 상이한 발광 다이오드(101 내지 105) 각각으로부터 기인한 방사선 빔(122)의 각 성분을 공간적으로 분리하도록 동작할 수 있다. 분리 광학계(140)는 복수의 출력 방사선 빔(141 내지 145)을 출력하도록 동작 가능하며, 방사선 빔(141 내지 145) 각각은 발광 다이오드(101 내지 105) 중 상이한 하나로부터 각각 발생된 성분에 대응한다.
각각의 포토다이오드(151-155)는 분리 광학계(140)에 의해 출력된 방사선 빔(141-145) 중 다른 하나를 수신하도록 구성된다. 각각의 포토다이오드(151-155)는 분리 광학계(140)에 의해 출력된 복수의 방사선 빔(141-145) 중 하나의 전력 또는 세기를 결정하도록 동작 가능한 검출 소자로 고려될 수 있다. 각각의 포토다이오드(151-155)는 분리 광학계(140)로부터 수신하는 방사선 빔(141-145)의 세기를 나타내는 신호(161-165)를 출력하도록 동작 가능하다. 각각의 출력 신호(161-165)는 제어기(110)에 의해 수신된다.
빔 스플리터(130), 분리 광학계(140), 포토다이오드(151-155)는 방사선 빔(Bout)의 파장 스펙트럼의 특성을 결정하도록 동작 가능한 스펙트럼 검출기(170)를 형성하는 것으로 고려될 수 있다. 도 3에 예시된 실시 예에서, 스펙트럼 검출기(170)는 방사선 소스(100)의 부분으로 고려될 수 있다. 다른 실시 예에서, 스펙트럼 검출기의 빔 스플리터는 토포그래피 측정 시스템(TMS)의 임의의 적절한 지점, 예를 들어 방사선 소스(2)와 검출기(18) 사이의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 그러한 대안적인 실시 예에 있어서, 스펙트럼 검출기는 방사선 소스(100)로부터 분리된 것으로 고려될 수 있다. 예를 들어, 다른 대안적인 실시 예에서, 빔 스플리터는 격자(16)와 검출기(18) 사이에 배치될 수 있다.
다른 실시 예에서, 빔 스플리터 및/또는 분리 광학계는 지금 설명된 바와 같이 스펙트럼 검출기로부터 생략될 수 있다.
스펙트럼 검출기가 분리 광학계를 포함하지 않는 실시 예에 있어서, 제어기(110)는 (적합한 제어 신호(111-115)를 사용하여) 복수의 발광 다이오드(101-105)의 출력을 제어하여, 발광 다이오드(101-105)는 차례로 스위칭 온 된다. 예를 들어, 각각의 발광 다이오드(101-105)는 발광 다이오드(101-105) 각각이 다른 발광 다이오드(101-105)와 위상이 어긋나도록 펄스화 될 수 있다. 이러한 구성으로, 단일 검출 소자는 서로 다른 발광 다이오드(101 내지 105) 각각으로부터 차례로 발생된 스펙트럼 성분을 결정하도록 동작할 수 있다.
또한, 일 실시 예에서, 스펙트럼 검출기는 빔 스플리터를 포함하지 않는다. 오히려, 스펙트럼 검출기는 토포그래피 측정 시스템(TMS)의 검출기(18)의 하나 이상의 검출 소자(18a, 18b)를 사용한다. 다시, 이러한 실시 예에서, 제어기(110)는 (적절한 제어 신호(111-115)를 사용하여) 복수의 발광 다이오드(101-105)의 출력을 제어하여, 각각의 발광 다이오드(101 내지 105)는 차례로 스위칭 온 된다. 예를 들어, 각각의 발광 다이오드(101-105)는 발광 다이오드(101-105) 각각이 다른 발광 다이오드(101-105)와 위상이 어긋나도록 펄스화 될 수 있다. 이러한 구성으로, 토포그래피 측정 시스템(TMS)의 검출기(18)의 하나 이상의 검출 소자(18a, 18b) 중 하나 이상은 상이한 발광 다이오드(101 내지 105) 각각으로부터 차례로 발생된 스펙트럼 성분을 결정하도록 동작할 수 있다. 이러한 스펙트럼 검출기의 실시 예는 빔 스플리터 또는 분리 광학기를 필요로 하지 않으며, 따라서 특히 간단한 설계이기 때문에 유리할 수 있다.
파장의 함수로서 토포그래피 측정 시스템(TMS)에서 기판(12)에 의한 방사선의 투과는 기판(12)의 표면의 형상에 의존한다. 따라서, 방사선 빔의 파장 스펙트럼의 특성이 기판(12)의 하류에서 결정되는 실시 예에 있어서, 그러한 측정은 바람직하게는 실질적으로 일정하거나 알려진 표면을 갖는 기준 기판을 사용하여 이루어진다. 방사선 빔의 파장 스펙트럼의 특성들에 대한 그러한 측정 동안, 기준 기판은 고정된 채로 있을 수 있다. 예를 들어, 일정하거나 알려진 기준 기판은, 스펙트럼 검출기가 토포그래피 측정 시스템(TMS)의 검출기(18)의 검출 소자(18a, 18b) 중 하나 이상을 사용하는 실시 예 또는 스펙트럼 검출기의 빔 스플리터 격자(16)와 검출기(18) 사이에 배치되는 실시 예에 대해서 사용될 수 있다.
스펙트럼 검출기는 방사선 소스(100)에 의해 출력된 방사선 빔(Bout)(또는 토포그래피 측정 시스템(TMS) 내의 임의의 지점에서의 방사선 빔)의 파장 스펙트럼을 결정하도록 동작할 수 있다. 스펙트럼 검출기는 방사선 소스(100)에 의해(또는 대안으로, 토포그래피 측정 시스템(TMS) 내의 다른 지점에서) 출력된 방사선 빔(Bout)의 파장 스펙트럼을 안정화시키는 피드백 제어 루프의 일부로서 사용될 수 있다.
설명된 방사선 소스(100)는 이하 설명되는 바와 같이 다수의 이점을 갖는다.
방사선 소스(100)는 토포그래피 측정 시스템(TMS)에 사용되는 방사선 소스(2)의 파장 스펙트럼이 조정되도록 한다. 제어기(110)는 발광 다이오드(101 내지 105)에 송신된 제어 신호(111-115)를 변화시킴으로써, 방사선 소스(100)에 의해 출력된 방사선 빔(Bout)의 파장 스펙트럼을 제어하도록 동작 가능하다. 특히 이것은 온라인으로, 즉 리소그래피 장치의 작동 중에 실시간으로 달성될 수 있다.
또한, 스펙트럼 검출기(예를 들어, 스펙트럼 검출기(170)) 및 제어기(110)에 의해 형성된 피드백 루프는 발광 다이오드(101-105)의 스펙트럼 출력에서의 및/또는 (a) 발광 다이오드(101-105)와 (b) 스펙트럼 검출기의 빔 스플리터(예를 들어, 빔 스플리터(130)) 또는 스펙트럼 검출기의 검출기(예를 들어, 검출기(18)) 사이의 광학계의 스펙트럼 투과율에서의 임의의 변화 또는 차이를 결정하는데 사용될 수 있다. 제어기(110)는 스펙트럼 검출기로부터 제어기(110)에 의해 수신된 신호들(예를 들어, 포토다이오드들(151- 155)로부터의 신호들(161-165))에 따라 발광 다이오드들(101-105)에 전송된 제어 신호들(111-115)을 제어하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 제어기(110)는 발광 다이오드(101-105)에 전송된 제어 신호(111-115)를 제어하여, 방사선 소스(100)에 의해 출력되는 방사선 빔(Bout)의 스펙트럼에서의 임의의 결정된 변화 또는 차이를 적어도 부분적으로 보정할 수 있다. 이러한 방식으로, 방사선 소스(100)에 의해 출력된 방사선 빔(Bout)의 파장 스펙트럼은 안정화될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 검출기(18)가 스펙트럼 검출기의 일부를 형성하는 실시 예에 있어서, 방사선 소스(2)와 검출기(18) 사이의 광 경로에서의 스펙트럼 변화가 측정 및/또는 보정될 수 있다.
전술 한 바와 같이, 일부 실시 예에서, 제어기(110)는 (적절한 제어 신호(111-115)를 사용하여) 복수의 발광 다이오드(101-105)의 출력을 제어하여, 발광 다이오드(101- 105)가 펄스화된다. 자외선 발광 다이오드는 순간적으로 스위치를 켜거나 끌 수 있기 때문에 매우 높은 주파수로 펄스화될 수 있다. 특히, 각각의 발광 다이오드(101-105)는 발광 다이오드(101-105) 각각이 다른 발광 다이오드(101-105)와 위상이 어긋나도록(out of phase) 펄스화될 수 있다. 이러한 방식으로, 방사선 소스(100)의 출력은 복수의 펄스를 생성할 수 있으며, 펄스들은 복수의 상이한 파장을 통해 순환한다. 따라서, 이 고주파 파장 스위칭은 출력 방사선 빔(Bout)의 파장 변조(wavelength modulation)를 제공한다.
이 주파수 파장 스위칭은 상술한 바와 같이 분리 광학계의 사용을 피하기 위해 스펙트럼 검출기에 의해 이용될 수 있다. 자외선 발광 다이오드를 사용하여 달성될 수 있는 고주파 파장 스위칭은 또한, 상술된 바와 같이 토포그래피 측정 시스템(TMS)을 사용하는 기판(12)의 토포그래피 측정 동안 유리할 수 있다.
바람직하게는, 각각의 발광 다이오드(101 내지 105)가 펄스화되는 주파수는 충분히 높아서, 토포그래피 측정 시스템(TMS)의 동작 동안, 타겟 위치(19)가 각 펄스화된 발광 다이오드(101-105)의 시간주기 동안 무시할 수 있는 양만큼 이동한다. 검출기(18)가 각 펄스를 일시적으로 분해할 수 있는 경우, 프로세서(PR)가 복수의 높이 맵을 동시에 결정할 수 있으며(즉, 토포그래피 측정 시스템(TMS) 아래에서 기판(12)의 단일 스캔 동안), 복수의 높이 맵들 각각은 상이한 파장(즉, 다른 발광 다이오드로부터)을 사용하여 결정된다. 따라서, 이러한 구성으로, 토포그래피 측정 시스템(TMS)은 리소그래피 장치의 처리량의 손실없이 다수의 파장을 사용하여 복수의 기판 높이 맵들이 획득되도록 한다. 복수의 높이 맵은 조합되어 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다. 대안적으로, 최적의 (가장 양호하게 수행되는) 파장을 사용하여 결정된 높이 맵이 선택될 수 있다.
제어기(110)의 메모리는 방사선 빔(Bout)에 대한 디폴트 또는 최적 파장 스펙트럼을 제공하는 신호들에 관한 정보를 저장하도록 동작할 수 있다.
토포그래피 측정 시스템(TMS)은 하나 이상의 장점을 가질 수 있다. 자외선을 사용하여, 가시 광선 또는 적외선보다 토포그래피 측정 시스템(TMS)의 정확도를 높이는 것으로 발견되었다. 또한, 자외선 발광 다이오드는 가스 방전 램프(예를 들어, 크세논 플라즈마 소스)와 같은 다른 공지된 자외선 방사선 소스에 비해 하나 이상의 이점을 갖는다. 특히, 자외선 발광 다이오드는 열 발생이 적어 보다 효율적이다. 또한, 자외선 발광 다이오드는 (예를 들어, 질소를 사용하여 퍼지될 필요가 있는) 크세논 플라즈마 소스보다 현저히 적은 오존을 생성할 수 있다. 예를 들어, 적어도 일부 자외선 발광 다이오드는 크세논 플라즈마 소스와 달리 어떠한 오존도 생성하지 않을 수 있다.
또한, 자외선 발광 다이오드는 그 수명에 큰 영향을 미치지 않으면서 쉽게 스위칭 온 및 오프될 수 있으며, 이는 복잡한 셔터 배치에 대한 필요성을 피할 수 있다. 또한, 자외선 발광 다이오드는 방사선 빔의 파장이 변조될 수 있도록 고주파수에서 스위칭될 수 있다. 더욱이, 발광 다이오드, 특히 자외선 발광 다이오드는 보다 복잡한 가스 방전 소스보다 광범위하게 이용 가능하고 저렴하다.
일 실시 예에서, 토포그래피 측정 시스템(TMS)은 예를 들어 약 225 nm 내지 400 nm의 스펙트럼 범위를 갖는 가시 광선 또는 적외선 방사선과는 대조적으로 자외선을 사용하기 때문에, 기판(12) 상 레지스트의 사전 노광의 위험이 있을 수 있다. 이는 토포그래피 측정 시스템(TMS)의 스펙트럼 세기 분포가 딥 자외선(예를 들어, 약 193 nm의 노광 파장에서 작동하는) 또는 극 자외선(예를 들어, 약 13.5 nm의 노광 파장에서 작동하는) 리소그래피 장치로 사용되는 다수의 레지스트의 감도와 중첩되기 때문이다.
전술한 바와 같이, 레지스트의 사전 노광의 위험을 완화하기 위해, 출력이 비교적 쉽게 제어될 수 있는 방사선 소스(100)를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
일 실시 예에서, 방사선 소스(100)는 복수의 상이한 동작 모드를 가질 수 있고, 방사선 빔(Bout)의 스펙트럼 세기 분포는 선택된 동작 모드에 의존한다. 제어기(110)는 복수의 동작 모드들 각각에 대해 상이한 세트의 복수의 제어 신호들(111-115)을 생성하도록 동작할 수 있다. 즉, 각각의 상이한 동작 모드에서, 상이한 세트의 제어 신호(111-115)가 생성된다. 즉, 두 개의 동작 모드의 각 쌍에 대해, 복수의 발광 다이오드(101-105) 중 하나에 의해 수신되는 복수의 제어 신호(111-115) 중 적어도 하나는 상이하다. 이러한 방식으로, 방사선 빔(Bout)의 스펙트럼 세기 분포는 제어기(110)의 선택된 동작 모드에 의존한다.
일 실시 예에서, 방사선 소스(100)는 두 개의 상이한 동작 모드, 즉 제 1 동작 모드 및 제 2 동작 모드를 가질 수 있다.
제 1 작동 모드에서, 방사선 소스(100)는 예를 들어 기판(12)의 토포그래피(예를 들어, 높이 맵)를 결정하기 위해 사용될 수 있는 200 nm 내지 425 nm 범위의 광대역 자외선 방사선을 제공할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 광대역 자외선 스펙트럼 세기 분포는 토포그래피 측정 시스템(TMS)의 성능(즉, 기판(12)의 토포그래피에 대한 보다 정확한 결정)의 향상을 가져올 수 있다. 따라서, 제 1 동작 모드는 기판(12)의 토포그래피를 결정할 때(즉, 기판(12)의 높이 맵을 측정할 때) 사용될 수 있다.
제 2 작동 모드에서, 방사선 소스(100)는 제 1 작동 모드에 비해 감소된 스펙트럼 범위의 자외선을 제공할 수 있다. 예를 들어, 방사선 소스(100)가 제 2 작동 모드에 있을 때 방출되는 방사선의 스펙트럼 범위는 방사선 소스(100)가 제 2 작동 모드에 있을 때 방출되는 방사선의 스펙트럼 범위의 서브 범위일 수 있다. 특히, 제 2 동작 모드에서, 방사선 소스(100)는 스펙트럼의 보다 짧은 파장 부분에서 방출되는 방사선의 세기가 감소되는 자외선 방사선을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 2 작동 모드에서, 방사선 소스(100)는 325 nm 내지 425 nm의 범위에서만 자외선을 제공할 수 있다. 방사선 소스(100)가 제 2 작동 모드에 있을 때 방출되는 방사선의 스펙트럼 세기 분포는, 방사선 소스(100)가 스펙트럼 세기 분포의 더 낮은 파장 부분에서 제 1 작동 모드에 있을 때 방출되는 방사선의 스펙트럼 세기 분포에 비해 감소될 수 있다. 일반적으로, 기판(12) 상에 사용되는 레지스트는 방사선 소스(100)의 더 긴 파장 서브 범위보다 방사선 소스(100)의 보다 짧은 파장 범위의 방사선에 보다 민감하다. 따라서, 스펙트럼의 단파장 부분에서 방출된 방사선의 세기를 감소시킴으로써, 레지스트를 사전 노광할 위험이 감소될 수 있다. 그러므로, 제 2 동작 모드는 토포그래피 측정 시스템(TMS)의 전체 성능의 감소가 허용되어 레지스트의 사전 노광의 위험을 완화시킬 수 있는 상황에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 2 동작 모드는, 예를 들어 웨이퍼 캡쳐 동안 기판(12)의 토포그래피를 결정하기 전에 토포그래피 측정 시스템(TMS)을 사용하여 하나 이상의 예비 측정이 이루어질 때 사용될 수 있다.
제어기(110)가 2 개의 동작 모드를 갖는 예시적인 실시 예가 이제 도 5, 6A 및 6B를 참조하여 설명된다.
앞서 이미 설명된 바와 같이, 도 3에 도시된 방사선 소스(100)의 특정 실시 예가 5 개의 발광 다이오드를 포함하지만, 다른 실시 예는 5 개 이하 또는 5 개 이상의 발광 다이오드를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 도 5는 일반적으로 도 3에 도시되고 상술된 방사선 소스의 형태인 토포그래피 측정 시스템(TMS)에 대한 방사선 소스(100)의 개략도이다. 도 5에 도시된 방사선 소스(100)와 도 3에 도시된 방사선 소스(100) 사이의 차이점은 다음과 같다: 도 5에 도시된 방사선 소스(100)는 8 개의 발광 다이오드(101-108)를 포함하고; 제어기(110)는 각각 8 개의 발광 다이오드(101-108) 중 다른 하나에 의해 수신되는 8 개의 제어 신호(111-118)를 생성하도록 동작 가능하고; 분리 광학계(140)는 빔 스플리터(130)로부터 수신하는 방사선 빔(121)의 부분(122)을 8 개의 출력 방사선 빔(141 내지 148)으로 분리하도록 구성되고, 각각은 발광 다이오드(101-108) 중 다른 하나로부터 기인한 스펙트럼 성분이며; 도 5에 도시된 방사선 소스(100)는 8 개의 포토 다이오드(151-158)를 포함하고, 각각은 분리 광학계(140)에 의해 출력된 방사선 빔(141-148) 중 다른 하나를 수신하도록 구성되고, 분리 광학계(140)로부터 수신하는 방사선 빔(141-148)의 세기를 나타내는 신호(161-168)를 제어기(110)에 출력하도록 동작 가능하다.
제어기(110)는 2 개의 동작 모드를 갖는다. 도 6A는 제 1 동작 모드에서 방사선 소스(100)의 스펙트럼 세기 분포(300)(실선)를 도시한다. 도 6A는 또한 제 1 동작 모드에서 방사선 소스(100)의 8 개의 발광 다이오드(101-108) 각각에 대한 스펙트럼 세기 분포(301-308)를 도시한다. 도 6B는 제 2 동작 모드에서의 방사선 소스(100)의 스펙트럼 세기 분포(310)(실선)를 도시한다. 도 6B는 또한 제 2 작동 모드에서 방사선 소스(100)의 스펙트럼 세기 분포(310)에 기여하는 4 개의 발광 다이오드(105-108)에 대한 스펙트럼 세기 분포(305-308)를 도시한다.
도 6A 및 도 6B에 도시된 실시 예에서, 각각의 발광 다이오드(101-108)의 스펙트럼 세기 분포는 가우시안 형이고, 방사선 빔(B1 내지 B8)의 중심 파장은 대략 265nm, 280nm , 305 nm, 320 nm, 340 nm, 365 nm, 385 nm 및 405 nm이다. 예를 들어 약 515 nm, 약 612 nm, 약 782 nm 또는 약 880 nm의 중심 파장을 갖는 발광 다이오드는 또한 가우시안 형 스펙트럼 세기 분포 또는 다른 분포로 사용될 수 있다. 다른 중심 파장을 갖는 발광 다이오드가 또한 사용될 수 있다.
제 1 동작 모드에서, 제어기(110)는 방사선 빔(Bout)이 도 6A에 도시된 스펙트럼 세기 분포(300)를 갖도록 복수의 제어 신호들(111-118)의 제 1 세트를 생성하도록 동작 가능하다. 이를 달성하기 위해, 제어기(110)는 각각의 발광 다이오드(101-108)가 방사선을 방출하도록 복수의 제어 신호(111-118)의 제 1 세트를 생성하도록 동작 가능하다. 도 6A로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 발광 다이오드(101-108)에 의해 방출되는 방사선의 세기가 동일한 오더이지만, 발광 다이오드(101-108)의 피크 세기에 약간의 변화가 있다. 스펙트럼 세기 분포(300)는 예를 들어 대략 225 nm 내지 425 nm 범위의 광대역 자외선 방사선이다. 이러한 광대역 자외선 스펙트럼 세기 분포는 토포그래피 측정 시스템(TMS)의 성능(즉, 기판(12)의 토포그래피의 보다 정확한 결정)을 향상시킬 수 있다. 특히, 스펙트럼 범위의 낮은 파장 부분은 토포그래피 측정 시스템(TMS)의 성능을 향상시킨다.
제 2 동작 모드에서, 제어기(110)는 방사선 빔(Bout)이 도 6B에 도시된 스펙트럼 세기 분포(310)를 갖도록 복수의 제어 신호들(111-118)의 제 2 세트를 생성하도록 동작 가능하다. 방사선 소스(100)가 제 2 동작 모드에 있을 때 방출되는 방사선의 스펙트럼 세기 분포(310)는, 방사선 소스(100)가 스펙트럼 세기 분포(300)의 더 낮은 파장 부분에서 제 1 동작 모드에 있을 때 방출되는 방사선의 스펙트럼 세기 분포(300)에 비해 감소된다. 이를 달성하기 위해, 제어기(110)는 다수의 제어 신호(111-118)의 제 1 세트를 생성하여 가장 낮은 중심 파장을 갖는 4 개의 발광 다이오드(101-104)가 방사선을 방출하지 않도록 하고 가장 높은 중심 파장을 갖는 4 개의 발광 다이오드(105- 108)는 각각 방사선을 방출하도록 동작 가능하다. 도 6B로부터 알 수 있는 바와 같이, 이는 스펙트럼의 하부가 효과적으로 스위치 오프되는, 제 1 동작 모드의 스펙트럼 세기 분포(300)에 비해 절단된 스펙트럼 세기 분포(310)를 초래한다. 따라서, 제 2 작동 모드에 있을 때, 방사선 소스(100)는 제 1 작동 모드에 비해 감소된 스펙트럼 범위의 자외선을 제공한다. 방사선 소스(100)가 제 2 작동 모드에 있을 때 방출되는 방사선의 스펙트럼 범위는, 방사선 소스(100)가 제 2 작동 모드에 있을 때 방출되는 방사선의 스펙트럼 범위의 하위 범위이다. 특히, 제 2 작동 모드에서, 방사선 소스(100)는 스펙트럼 범위의 보다 짧은 파장 부분에서 방출된 방사선의 세기가 감소되는 자외선 방사선을 제공한다. 상술한 바와 같이, 스펙트럼 범위의 단파장 부분에서 방출되는 방사선의 세기를 감소시킴으로써, 레지스트를 사전 노광할 위험이 감소될 수 있다.
도 7은 딥 자외선(예를 들어, 약 193nm의 노광 파장에서 작동하는) 및 극 자외선(예를 들어, 약 13.5 nm의 노광 파장에서 작동하는) 리소그래피 장치와 함께 사용되는 일부 레지스트의 파장의 함수로서의 흡수 계수(absorption coefficient)를 도시한다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 이들 레지스트 모두에 대해, 흡수 계수는 파장이 증가함에 따라 감소한다. 또한, 이들 레지스트 모두에 대해, 흡수 계수는 약 290 nm 이상의 파장에 대해서는 무시할 수 있는 수준까지 떨어진다. 제 2 동작 모드(도 6B 참조)에서 방사선 소스(100)의 스펙트럼 세기 분포(310)가 약 310nm의 파장에서 0으로 떨어지기 때문에, 방사선 소스(100)가 제 2 작동 모드에서 동작할 때의 레지스트의 사전 노광 위험은, 방사선 소스(100)가 제 2 작동 모드에서 동작하는 경우 상당히 감소된다.
본 명세서에서는, 리소그래피 장치의 관점에서의 실시 예에 대해 특정 참조가 이루어질 수 있지만, 실시 예는 다른 장치에서 사용될 수 있다. 실시 예들은 마스크 검사 장치, 메트롤로지 장치, 또는 웨이퍼(또는 다른 기판) 또는 마스크(또는 다른 패터닝 디바이스)와 같은 대상물을 측정하거나 처리하는 임의의 장치의 일부를 형성할 수 있다. 이들 장치는 일반적으로 리소그래피 툴로 지칭될 수 있다. 이러한 리소그래피 툴은 진공 조건 또는 대기(비-진공) 조건을 사용할 수 있다.
조명 광학기, 광학기 및 검출 광학기는 방사선 빔을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학 구성 요소를 포함하는 다양한 유형의 광학 구성 요소를 포괄할 수 있다.
용어 "EUV 방사선"은 4 내지 20 nm의 범위, 예를 들어 13 내지 14 nm의 범위 내의 파장을 갖는 전자기 방사선을 포괄하는 것으로 고려될 수 있다. EUV 방사선은 10 nm 미만의 파장, 예를 들어 6.7 nm 또는 6.8 nm와 같은 4-10 nm 범위 내의 파장을 가질 수 있다.
본 명세서에서는 IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 다른 응용예들을 가질 수 있다. 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용 예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다.
실시 예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 프로세서(PR)는 실행될 때 디코더 시퀀스를 검출기(18)로부터의 신호 출력에 적용하는 프로세서 판독 가능 명령들을 저장하는 메모리에 접속될 수 있다. 실시 예들은 또한 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장된 명령들로서 구현될 수 있으며, 하나 이상의 프로세서에서 판독되고 실행될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 장치)에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장하거나 전송하기위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터판독 가능 매체는 ROM(read only memory); 랜덤 액세스 메모리(RAM); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 장치들; 전기적, 광학적, 음향적 또는 다른 형태의 전파 신호(예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 및 기타 신호를 포함할 수 있다. 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어는 본 명세서에서 특정 동작을 수행하는 것으로 설명될 수 있다. 그러나, 이러한 설명은 단지 편의를 위한 것일 뿐이며, 그러한 동작은 실제로 컴퓨팅 장치, 프로세서, 제어기 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령 등을 실행하는 다른 장치로부터 야기된다는 것을 이해해야 한다.
특정 실시 예가 앞서 기재되었지만, 본 발명은 기재된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 위의 기재들은 설명을 위한 것이지 제한적인 것은 아니다. 따라서, 이하에 기재된 청구범위의 범주를 벗어나지 않고 기재된 본 발명에 대한 수정이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백 할 것이다.
Claims (21)
- 기판의 토포그래피(topography)를 결정하기 위한 측정 시스템에 있어서,
방사선을 제공하는 복수의 발광 다이오드 - 상기 복수의 발광 다이오드 중 적어도 2 개는 상이한 파장 스펙트럼을 가짐 - 를 포함하고, 방사선 빔을 생성하도록 구성된 방사선 소스;
상기 방사선 빔을 패터닝하도록 구성된 제 1 패터닝 디바이스;
상기 기판 상의 타겟 위치에 상기 제 1 패터닝 디바이스의 이미지를 형성하도록 구성된 광학계;
상기 타겟 위치가 상기 기판에 대해 이동하도록 상기 제 1 패터닝 디바이스의 이미지에 대해 상기 기판을 이동시키도록 동작 가능한 이동 메커니즘;
상기 기판의 상기 타겟 위치로부터 반사된 방사선을 수용하고 격자에서 상기 제 1 패터닝 디바이스의 이미지를 형성하도록 구성된 검출 광학계;
상기 격자를 통해 전송된 방사선을 수신하고 출력 신호를 생성하도록 구성된 검출기; 및
복수의 제어 신호를 생성하도록 구성된 제어기 - 상기 복수의 제어 신호 각각은 상기 복수의 발광 다이오드 중 서로 상이한 것에 의하여 수신되며, 각각의 발광 다이오드의 출력 세기 또는 전력은 상기 제어기로부터 수신되는 제어 신호에 의존하며, 상기 제어기는 상기 복수의 발광 다이오드의 출력을 제어하도록 동작 가능하여 상기 발광 다이오드 각각으로부터 방출되는 방사선이 감소되거나 변화됨 - ;
를 포함하고,
상기 방사선 소스는 제 1 작동 모드 및 제 2 작동 모드를 가지며, 상기 제 1 작동 모드에서 방사선 빔은, 상기 방사선 빔이 기판을 커버하는 레지스트의 사전-노광의 위험을 감소시키는 제 2 스펙트럼 세기 분포를 갖는 제 2 작동 모드에 대해, 상기 측정 시스템의 향상된 성능을 제공하는 제 1 스펙트럼 세기 분포를 갖는 측정 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 스펙트럼 세기 분포는 상기 제 1 스펙트럼 세기 분포의 낮은 파장 부분에서 상기 제 1 스펙트럼 세기 분포에 비해 감소된 측정 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 스펙트럼 세기 분포는 200nm 내지 425nm의 범위 내에 있고, 상기 제 2 스펙트럼 세기 분포는 325nm 내지 425nm의 범위 내에 있는 측정 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 측정 시스템의 동작 동안, 상기 제 1 스펙트럼 세기 분포는 상기 기판의 토포그래피를 결정하기 위하여 사용되며, 상기 제 2 스펙트럼 세기 분포는 상기 기판의 토포그래피의 결정 이전에 사용되는 측정 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 복수의 발광 다이오드의 출력을 제어하도록 동작 가능하여 상기 발광 다이오드 각각이 펄스화되는 측정 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 발광 다이오드들 각각은, 상기 발광 다이오드들의 각각으로부터의 펄스들이 상이한 파장 스펙트럼을 갖는 상기 발광 다이오드들의 펄스들과 위상이 어긋나도록(out of phase) 펄스화되는 측정 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 검출기는 각각의 펄스를 일시적으로 분해할 수 있는 측정 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 방사선 빔의 파장 스펙트럼의 특성을 결정하도록 구성된 스펙트럼 검출기를 더 포함하고, 상기 스펙트럼 검출기는 검출 소자를 포함하는 측정 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 검출 소자는 상기 검출기에 의해 제공되는 측정 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 검출 소자는 상기 검출기로부터 분리되며, 상기 스펙트럼 검출기는 상기 방사선 빔의 일부를 상기 검출 소자로 전환시키도록 구성된 빔 스플리터를 포함하는 측정 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 스펙트럼 검출기는,
수신하는 방사선 빔의 적어도 일부를 복수의 구성 스펙트럼 성분으로 분리하도록 구성된 분리 광학계; 및
상기 복수의 구성 스펙트럼 성분 중 다른 하나의 스펙트럼의 전력 또는 세기를 결정하도록 각각이 동작 가능한 복수의 검출 소자
를 포함하는 측정 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 스펙트럼 검출기는, 상기 방사선 빔의 파장 스펙트럼의 특성을 나타내는 하나 이상의 신호를 출력하도록 동작할 수 있는 측정 시스템. - 제 12 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 복수의 발광 다이오드의 출력을 제어하도록 동작 가능하여 상기 발광 다이오드 각각이 펄스화되고, 상기 스펙트럼 검출기에 의해 출력된 하나 이상의 신호들 각각은 상기 제어기에 의하여 수신되며, 상기 제어 신호는 의존하는 상기 제어기에 의하여 생성되는 측정 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 방사선 소스는 상기 복수의 발광 다이오드들 각각으로부터의 방사선을 수신하고 이를 조합하여 상기 복수의 발광 다이오드들 각각으로부터의 방사선이 공간적으로 중첩되어 방사선 빔을 형성하도록 구성된 조합 광학계를 더 포함하는 측정 시스템. - 제 14 항에 있어서,
상기 조합 광학계는 2 개의 입력 방사선 빔을 수신하고 상기 2 개의 입력 방사선 빔 각각의 일부를 포함하는 적어도 하나의 방사선 빔을 출력하도록 구성된 하나 이상의 다이크로익 미러(dichroic mirrors)를 포함하는 측정 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 방사선 빔은 200nm 내지 425nm 범위의 자외선을 포함하는 측정 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 출력 신호에 따라 상기 기판의 높이를 결정하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는 측정 시스템. - 측정 장치로서, 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 복수의 측정 시스템을 포함하는 측정 장치.
- 제 18 항에 있어서,
상기 복수의 측정 시스템은 공통의 방사선 소스를 공유하는 측정 장치. - 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항의 측정 시스템에 사용하기 위한 방사선 소스로서,
상이한 파장 스펙트럼을 각각 갖는 복수의 발광 다이오드;
상기 복수의 발광 다이오드들 각각으로부터의 방사선을 수신하고 상기 복수의 발광 다이오드들 각각으로부터의 방사선이 공간적으로 중첩되어 방사선 빔을 형성하도록 조합하도록 구성된 조합 광학계; 및
각각이 복수의 발광 다이오드 중 상이한 하나에 의해 수신되는 복수의 제어 신호를 생성하도록 구성된 제어기 - 각각의 발광 다이오드의 출력 세기 또는 전력은 상기 제어기로부터 수신하는 제어 신호에 의존함 -
를 포함하는 방사선 소스. - 리소그래피 장치에 있어서,
방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템;
제 2 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체 - 상기 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하도록 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있음 -;
기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블;
상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 측정 시스템
을 포함하는 리소그래피 장치.
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